Zusammenfassung
Lungenfunktionstests (LuFu) sind für die Diagnose und Behandlung einer Vielzahl von Atemwegserkrankungen von entscheidender Bedeutung. Sie liefern wichtige Informationen über die Gesundheit der Lunge und helfen bei der Diagnose, der Beurteilung des Schweregrads der Erkrankung und der Entwicklung von Behandlungsstrategien für die Patienten. Diese Übersichtsarbeit befasst sich mit der Komplexität und den Nuancen, die mit der Interpretation von LuFu-Daten verbunden sind, insbesondere im Hinblick auf die jüngsten Aktualisierungen der European Respiratory Society (ERS) und der American Thoracic Society (ATS). Diese Aktualisierungen haben die Interpretationsstrategien verfeinert, weg von der definitiven diagnostischen Verwendung der Spirometrie hin zu einem eher probabilistischen Ansatz, der die individuelle Variabilität durch die Verwendung von Z-Scores und unteren Grenzwerten (lower limits of normal, LLN) besser berücksichtigt. Diese Übersichtsarbeit befasst sich mit dem philosophischen Wandel in der Interpretation der Spirometrie und hebt den Übergang von einer direkten klinischen Diagnose zu einer nuancierteren Beurteilung hervor, die sich auf die Bestimmung der Wahrscheinlichkeit einer Erkrankung konzentriert. Die Abhängigkeit von festen Verhältnissen wird kritisch betrachtet und die Notwendigkeit von Referenzwerten, die demographische Variablen wie Alter, Geschlecht, Körpergröße und ethnische Zugehörigkeit in Übereinstimmung mit den neuesten Gleichungen der Global Lung Function Initiative (GLI) berücksichtigen, wird betont. Trotz dieser Fortschritte bleibt es eine Herausforderung, die Konsistenz der verschiedenen prädiktiven Modelle und Referenzgleichungen zu gewährleisten, was die Genauigkeit und Einheitlichkeit der Interpretationen beeinträchtigen kann. In dieser Arbeit wird ein rationalisierter, 3-stufiger Rahmen für die Interpretation von Lungenfunktionstests vorgeschlagen, der darauf abzielt, den Prozess zu vereinheitlichen und zu vereinfachen, um die Klarheit und Zuverlässigkeit in allen medizinischen Fachbereichen zu verbessern. Dieser Ansatz unterstützt nicht nur eine genaue Patientenbeurteilung, sondern reduziert auch das Potenzial für Fehldiagnosen und gewährleistet ein effektiveres Patientenmanagement. Durch die Zusammenfassung aktueller Leitlinien und die Integration solider physiologischer Prinzipien fördert diese Übersichtsarbeit einen standardisierten, aber dennoch flexiblen Ansatz zur Interpretation von Lungenfunktionstests, der sowohl wissenschaftlich fundiert als auch praktisch umsetzbar ist.
Einleitung
Lungenfunktionstests (LuFu) sind wichtige Instrumente in der Lungenmedizin, die es Ärzten ermöglichen, die Lungenfunktion zu beurteilen und eine Vielzahl von Atemwegserkrankungen zu diagnostizieren. Diese Tests liefern Informationen über verschiedene Aspekte der Lungengesundheit und spielen eine wichtige Rolle bei der Diagnose, der Beurteilung des Schweregrads der Erkrankung und der Begleitung der laufenden Behandlung des Patienten. Die Daten aus Lungenfunktionstests können jedoch kompliziert sein, insbesondere für Personen, die mit ihrer Interpretation nicht vertraut sind.
Die European Respiratory Society (ERS) und die American Thoracic Society (ATS) haben kürzlich ihre Interpretationsstrategien für Routine-Lungenfunktionstests [1] überarbeitet, parallel zu ihrer etablierten Spirometriestandardisierung [2] und aufbauend auf früheren Standardisierungsbemühungen [3, 4]. Obwohl sich diese narrative Übersichtsarbeit in erster Linie auf interpretative Aspekte und nicht auf technische Standards konzentriert, ist es wichtig, die Bedeutung einer soliden technischen Praxis zu betonen. Eine solide technische Praxis ist die Voraussetzung für eine korrekte Interpretation.
Auch wenn es in dieser Übersichtsarbeit nicht um technische Beurteilungen geht, müssen bestimmte Voraussetzungen erfüllt sein, um die Validität der analysierten Daten zu gewährleisten. Zu diesen Voraussetzungen gehören die Überprüfung der anthropometrischen Messungen, die Bestätigung von Kontraindikationen für die Spirometrie und, was besonders wichtig ist, die Bewertung der Annehmbarkeit und der Reproduzierbarkeit [2]. Obwohl es theoretisch möglich ist, alle Daten zu interpretieren, erhöht die Einhaltung der Annehmbarkeits- und Reproduzierbarkeitskriterien die Übereinstimmung der Interpretation mit den tatsächlichen physiologischen Bedingungen erheblich.
Zum besseren Verständnis der Philosophie, die hinter der neuen Interpretation der Spirometrie steht, ist es notwendig, einige grundlegende Prinzipien zu definieren. Die vielleicht wichtigste Änderung ist die Anerkennung der Spirometrie als ein Instrument, das besser geeignet ist, die Wahrscheinlichkeit einer Erkrankung zu beurteilen, als ein definitives Diagnoseinstrument. Dieser Paradigmenwechsel markiert eine deutliche Abkehr von den Interpretationsstrategien des Jahres 2005 hin zu denen des Jahres 2021 [1, 4].
Wie die meisten physiologischen Parameter folgen auch die Atemwerte einer normalen Gauß’schen Verteilung. Daher kann die Beurteilung, ob ein bestimmter Parameter innerhalb des normalen Bereichs liegt oder in Richtung Pathologie abweicht, eine nuancierte Herausforderung darstellen. Je weiter ein Parameter vom Median abweicht, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass er pathologisch ist. In der heutigen Praxis hat der Z-Score, der genau angibt, wie weit ein Wert vom Median abweicht, die Verwendung des prognostizierten Prozentsatzes (%pr) verdrängt. Dieser Übergang unterstreicht die Bedeutung eines verfeinerten Verständnisses der individuellen Variation und ihrer Auswirkungen auf die spirometrische Interpretation.
Untere Grenzwerte (lower limits of normal, LLN) weisen nicht notwendigerweise auf eine pathophysiologische Anomalie hin und stellen keinen klinisch bedeutsamen Schwellenwert für die Diagnose einer Krankheit dar. Sie geben vielmehr einen Hinweis darauf, ob der beobachtete Befund mit dem übereinstimmt, was bei ansonsten gesunden Personen ähnlichen Alters, Geschlechts und Körpergröße zu erwarten wäre (für weitere Details siehe Ref. [1]). Dies weicht von der in den Strategien von 2005 klar formulierten Auffassung ab, dass Lungenfunktionstests für eine direkte klinische Diagnose verwendet werden können [3]. Aus diesem Grund wurde der Begriff «Ventilationsstörung» in dieser Übersichtsarbeit durch «spirometrisches Muster» ersetzt, wie dies auch in früheren Arbeiten der Fall war [5, 6]. Diese Änderung unterstreicht, dass die Ergebnisse der Spirometrie nicht als eigenständige klinische Diagnose angesehen werden sollten, sondern in Verbindung mit anderen präklinischen Tests und klinischen Symptomen interpretiert werden müssen [7]. Es ist auch wichtig zu wissen, dass normale Spirometrieergebnisse nicht unbedingt bedeuten, dass keine zugrunde liegenden Lungenprobleme vorliegen. Weitere Tests wie der forcierte Oszillationstest (forced oscillometry technique, FOT) und der kardiopulmonale Belastungstest (cardiopulmonary exercise test, CPET) können erforderlich sein, um mögliche Probleme zu erkennen [8].
Eine «Ventilationsstörung» ist eine Anomalie des Atmungsvorgangs, die von den mechanischen Eigenschaften des Atmungssystems, den Testbedingungen (Ruhe, Belastung oder Schlaf) und dem verwendeten Test (Spirometrie, CPET, FOT usw.) abhängt. Traditionell werden 2 Haupttypen von Atemwegserkrankungen unterschieden: das obstruktive spirometrische Muster, das häufig durch die chronisch-obstruktive Lungenerkrankung (chronic obstructive pulmonary disease, COPD), Asthma und Bronchitis verursacht wird und durch Symptome wie Dyspnoe (Kurzatmigkeit), chronischen Husten und Keuchen gekennzeichnet ist [9], und das restriktive Muster, das durch interstitielle Lungenerkrankungen, Brustwanddeformitäten und neuromuskuläre Erkrankungen verursacht wird und durch Belastungsdyspnoe, Müdigkeit, trockenen Husten und verminderte Belastbarkeit gekennzeichnet ist [10]. Andererseits bezieht sich das «spirometrische Muster» speziell auf die Ergebnisse der Spirometrie.
Obwohl die Interpretation der Spirometrie und die Diagnose zwei verschiedene Seiten derselben Medaille sind, ist es auch wahr, dass bestimmte klinische Empfehlungen, wie z.B. die GOLD-Empfehlungen, und die Ergebnisse klinischer Studien die Vorgehensweise bei der Berichterstattung erheblich beeinflusst haben. Obwohl beispielsweise ein festes Verhältnis des forcierten exspiratorischen Volumens in einer Sekunde (forced exppiratory volume in one second, FEV1) zur forcierten Vitalkapazität (forced vital capacity, FVC) von weniger als 0,7 nach Bronchodilatation in den Spirometrierichtlinien nie explizit empfohlen wurde, wird es häufig als Marker für ein «obstruktives Muster» in Anlehnung an die GOLD-Empfehlung verwendet. Ziel ist es, diesen Gegensatz in der Unified Flow Chart (UFC) durch die Integration dieser beiden Perspektiven (Abb 1 und 2) in Einklang zu bringen.
Die forcierte Spirometrie vereinfacht die Interpretation. Die Abbildung zeigt eine intuitive Methode zur Interpretation der Ergebnisse der forcierten Spirometrie. Begonnen wird mit dem FEV1/VCmax-Verhältnis. Liegt es unter dem LLN, deutet dies auf ein obstruktives Muster hin, andernfalls richtet sich die Aufmerksamkeit auf den FVC-Wert. Ein normaler FVC-Wert deutet auf ein normales spirometrisches Muster hin, während ein reduzierter FVC-Wert auf PRISm hinweisen kann. Meldung, wenn FEV1/VCmax unter 0,7 liegt.
Die forcierte Spirometrie vereinfacht die Interpretation. Die Abbildung zeigt eine intuitive Methode zur Interpretation der Ergebnisse der forcierten Spirometrie. Begonnen wird mit dem FEV1/VCmax-Verhältnis. Liegt es unter dem LLN, deutet dies auf ein obstruktives Muster hin, andernfalls richtet sich die Aufmerksamkeit auf den FVC-Wert. Ein normaler FVC-Wert deutet auf ein normales spirometrisches Muster hin, während ein reduzierter FVC-Wert auf PRISm hinweisen kann. Meldung, wenn FEV1/VCmax unter 0,7 liegt.
Unified Flow Chart (UFC): Interpretation von Spirometrie und Lungenvolumen in drei Schritten. Dieses Flussdiagramm bietet einen einheitlichen Ansatz für die Interpretation der Spirometrie (schwarze Kästchen) und des Lungenvolumens (rote Kästchen) in drei wesentlichen Schritten. Die Befolgung dieses Flussdiagramms ermöglicht eine effektive Interpretation der Spirometrieergebnisse mit Lungenvolumina, FEV1-Bewertung des Schweregrads und Definition einer Überblähung. Schritt 1: Interpretation der Spirometrie zusammen mit den Lungenvolumina; Schritt 2: Beurteilung des Schweregrads der Erkrankung anhand des FEV1; Schritt 3: Definition der Überblähung. BD = Bronchodilatator, FEV1 = forciertes exspiratorisches Volumen in einer Sekunde, FVC = forcierte Vitalkapazität, LLN = unterer Grenzwert, PRISm = Preserved-Ratio-Impaired-Spirometrie, VCmax = maximale Vitalkapazität. BD = Bronchodilatator, FEV1 = forciertes exspiratorisches Volumen in einer Sekunde, FRC = funktionelle Residualkapazität, FVC = forcierte Vitalkapazität, LLN = unterer Grenzwert, PRISm = Preserved-Ratio-Impaired-Spirometrie, RV = Residualvolumen, TLC = totale Lungenkapazität, ULN = oberer Grenzwert, VCmax = maximale Vitalkapazität.
Unified Flow Chart (UFC): Interpretation von Spirometrie und Lungenvolumen in drei Schritten. Dieses Flussdiagramm bietet einen einheitlichen Ansatz für die Interpretation der Spirometrie (schwarze Kästchen) und des Lungenvolumens (rote Kästchen) in drei wesentlichen Schritten. Die Befolgung dieses Flussdiagramms ermöglicht eine effektive Interpretation der Spirometrieergebnisse mit Lungenvolumina, FEV1-Bewertung des Schweregrads und Definition einer Überblähung. Schritt 1: Interpretation der Spirometrie zusammen mit den Lungenvolumina; Schritt 2: Beurteilung des Schweregrads der Erkrankung anhand des FEV1; Schritt 3: Definition der Überblähung. BD = Bronchodilatator, FEV1 = forciertes exspiratorisches Volumen in einer Sekunde, FVC = forcierte Vitalkapazität, LLN = unterer Grenzwert, PRISm = Preserved-Ratio-Impaired-Spirometrie, VCmax = maximale Vitalkapazität. BD = Bronchodilatator, FEV1 = forciertes exspiratorisches Volumen in einer Sekunde, FRC = funktionelle Residualkapazität, FVC = forcierte Vitalkapazität, LLN = unterer Grenzwert, PRISm = Preserved-Ratio-Impaired-Spirometrie, RV = Residualvolumen, TLC = totale Lungenkapazität, ULN = oberer Grenzwert, VCmax = maximale Vitalkapazität.
Die Herausforderung bei der Interpretation von Lungenfunktionstests besteht darin, Referenzwerte zu finden, die Faktoren wie Geschlecht, Alter, Körpergröße und ethnische Zugehörigkeit berücksichtigen. Im Laufe der Zeit wurden verschiedene Referenzgleichungen entwickelt. Im Jahr 2012 veröffentlichte die Global Lung Function Initiative (GLI) die neuesten Referenzgleichungen für die Spirometrie [11], die auf Daten von mehr als 97 000 Personen unterschiedlicher ethnischer Herkunft im Alter von 3 bis 95 Jahren basieren. Im Jahr 2017 veröffentlichte die GLI Referenzgleichungen für die Gasdiffusionskapazität für Kohlenmonoxid (diffusion capacity for carbon monoxide, DLCO), die auf Daten von mehr als 12 000 Personen basieren [12], und im Jahr 2021 führte sie Referenzgleichungen für das statische Lungenvolumen ein, die aus Tests an 7000 Personen im Alter von 5 bis 85/80 Jahren abgeleitet wurden [13].
Die GLI-Gleichungen sind heute die empfohlene Wahl für Referenzwerte [14]. Obwohl dieser Ansatz derzeit vorherrschend ist, weist er einige Einschränkungen auf. Erstens fehlen prädiktive Werte für alle möglichen Kombinationen von Alter, Geschlecht und ethnischer Zugehörigkeit [14]. Da sich alle Ergebnisse auf prädiktive Werte beziehen, kann die Interpretation des Schweregrads je nach den gewählten prädiktiven Werten variieren. Diese Variabilität kann beim Vergleich von Studien, die unterschiedliche Referenzgleichungen verwenden, eine Herausforderung darstellen [15, 16]. Außerdem scheint beim Vergleich eines festen Verhältnisses mit einem LLN-Verhältnis der Ansatz mit dem festen Verhältnis robuster zu sein [17].
Obwohl jeder Ansatz seine Kritiker hat, soll diese Übersichtsarbeit eine einfache, aber nicht zu sehr vereinfachte Methode zur Interpretation von Lungenfunktionstests bieten, die von Ärzten aller Fachrichtungen angewendet werden kann. Einfachheit und Praktikabilität sind die Grundpfeiler einer einheitlichen Interpretation von Lungenfunktionstests. Solide physiologische Grundlagen dienen als Eckpfeiler für das Verständnis der Interpretationen und deren Anwendung auf individuelle Fälle.
Die Interpretation der Ergebnisse von Lungenfunktionstests ist mehr als eine intellektuelle Übung – sie hat weitreichende Auswirkungen auf die Patientenversorgung. Fehlinterpretationen können zu Fehldiagnosen, suboptimalen Behandlungsplänen und einer Beeinträchtigung des Patientenwohls führen. Daher besteht ein dringender Bedarf an einem systematischen und leicht verständlichen Ansatz zur Entschlüsselung der Ergebnisse von Lungenfunktionstests. Um diesem Bedarf gerecht zu werden, wird in dieser Arbeit ein prägnantes, 3-stufiges Rahmenkonzept vorgestellt, das den Interpretationsprozess vereinfachen und somit zu präzisen Diagnosen und fundierten klinischen Entscheidungen führen soll.
Zwei Themen werden in dieser Übersichtsarbeit nicht behandelt: Bronchodilatation und DLCO. Die Richtlinien für die Interpretation der Ergebnisse der Bronchodilatation wurden kürzlich in Übereinstimmung mit den spirometrischen Richtlinien geändert und definieren nun eine positive Reaktion als eine Zunahme des FEV1 oder der FVC um mehr als 10% des prädiktiven Werts. Allerdings haben weder GINA [18] noch GOLD [9] diese Änderung übernommen und verwenden weiterhin die alten Kriterien (FEV1 oder FVC größer als 12% des Ausgangswerts und 200 ml). Umgekehrt bleibt die Interpretation der DLCO unverändert, wobei nur der Schweregrad anhand der Z-Score-Kriterien beurteilt wird [1, 19]. Zum weiteren Verständnis von DLCO bzw. DLCO/VA (Alveolarvolumen) siehe folgende Arbeiten [20].
Vor dem Start
Vor der Betrachtung der numerischen Daten und der Interpretation der Ergebnisse von Lungenfunktionstests ist es wichtig, die Qualität der Spirometriemanöver zu beurteilen. Die Annehmbarkeit und die Reproduzierbarkeit dieser Manöver sind die Eckpfeiler für eine genaue Interpretation von Lungenfunktionstests [2, 4]. Um eine hohe Qualität der Reproduzierbarkeit zu gewährleisten, sind mindestens drei akzeptable Manöver erforderlich, obwohl unter bestimmten Bedingungen zwei Manöver für eine akzeptable Qualität ausreichen können. Es ist wichtig, sowohl die Sicherheit zu berücksichtigen, d.h. sicherzustellen, dass es keine Kontraindikationen für die Durchführung des Tests gibt, als auch die Qualität, die die Annehmbarkeit und Reproduzierbarkeit der Manöver einschließt. Die Verwendbarkeit der Daten kann in einigen Fällen als ausreichend angesehen werden, aber es sollte immer überprüft werden, ob vor dem Test eine bronchodilatatorische Therapie durchgeführt wurde, da dies die Testergebnisse erheblich beeinflussen kann. Die Priorisierung dieser Aspekte bietet eine solide Grundlage für die korrekte Interpretation der Ergebnisse von Lungenfunktionstests.
Erster Schritt: Interpretation der Spirometrieergebnisse
Forcierte Spirometrie: Fluss-Volumen-Kurve
Die Fluss-Volumen-Kurve ist zweifellos der am häufigsten verwendete Test. Die wichtigsten Parameter für die Interpretation sind FVC, FEV1 und das FEV1/FVC-Verhältnis. Obwohl viele andere Parameter betrachtet werden können, hat sich bisher keiner als ausreichend aussagekräftig oder reproduzierbar erwiesen, um in die Erstbeurteilung einbezogen zu werden [21]. Daher werden diese zusätzlichen Parameter in den Empfehlungen zunächst nicht priorisiert.
Die Interpretation der Spirometrie beginnt mit dem FEV1/FVC-Verhältnis (Abb 1). Liegt dieses Verhältnis über dem LLN, was auf einen normalen Wert hinweist, richtet sich das Augenmerk auf die FVC. Es gibt zwei Fälle: Wenn die FVC normal ist, wird das spirometrische Muster als normal angesehen; wenn die FVC unter dem LLN liegt, wird ein PRISm-Muster (Preserved-Ratio-Impaired-Spirometrie) festgestellt. Liegt das FEV1/FVC-Verhältnis hingegen unter dem LLN, wird unterteilt in entweder ein obstruktives Muster, wenn die FVC normal ist, oder in ein obstruktives/gemischtes Muster, wenn auch die FVC unter dem Normalwert liegt (Abb 1).
Es ist wichtig zu beachten, dass die Fluss-Volumen-Kurve in erster Linie für die Diagnose obstruktiver spirometrischer Muster geeignet ist und dass andere Muster mehrdeutig sein können. Zum Beispiel könnte ein normales Muster irreführend auf ein restriktives Muster hinweisen, wenn die totale Lungenkapazität (total lung capacity, TLC) unter dem LLN liegt. Ebenso könnte ein PRISm-Muster ein obstruktives, unspezifisches oder restriktives Muster darstellen, wenn keine TLC-Daten verfügbar sind.
Ein normales Muster, das durch ein FEV1/FVC-Verhältnis im normalen Bereich und eine FVC über dem LLN gekennzeichnet ist, wirft Fragen hinsichtlich seines prädiktiven Wertes für Normalität auf. Es ist wichtig zu beachten, dass die Empfehlungen das restriktive Muster auf der Grundlage der TLC und nicht nur der FVC definieren, da eine normale FVC eine verminderte TLC nicht ausschließt. Aaron et al. [22] haben gezeigt, dass eine normale FVC einen negativen prädiktiven Wert von weniger als 3% für die Vorhersage eines restriktiven Musters hat, wenn sie auf der Grundlage der TLC definiert wird. Es besteht jedoch eine geringe Wahrscheinlichkeit falsch negativer Ergebnisse, was unterstreicht, dass die Beurteilung der statischen Lungenvolumina weiterhin gerechtfertigt ist, wenn Kliniker eine interstitielle Erkrankung vermuten. Daher wird in Abbildung 1 darauf hingewiesen, dass bei Fehlen von Symptomen oder ohne eine Vortestwahrscheinlichkeit für eine restriktive Erkrankung das spirometrische Muster als normal angesehen und der Test an dieser Stelle abgeschlossen werden kann.
Darüber hinaus wirft die erste Analyse des FEV1/FVC-Verhältnisses zwei Fragen auf: ob die Vitalkapazität (vital capacity, VC) oder die FVC verwendet werden sollte und ob das feste Verhältnis oder der LLN verwendet werden sollte. In der Vergangenheit wurde VCmax (d.h. die höchste VC aus langsamer Vitalkapazität (slow vital capacity, SVC) und FVC) der FVC in diesem Quotienten vorgezogen [3], und aktuelle Autoren, die Empfehlungen zusammenstellen, erkennen die höhere Sensitivität im Vergleich zum FEV1/FVC-Verhältnis trotz seiner geringeren Spezifität an [23]. Die Messung der VC ist ebenfalls schwierig [24], und es gibt keine GLI-Referenzwerte für die VC und das FEV1/VC-Verhältnis. Die Wahl des zuvor empfohlenen FEV1/VC-Verhältnisses zur Diagnose einer Atemwegsobstruktion führt zu Unsicherheiten, insbesondere bei älteren Populationen [1], während die Verwendung der FVC anstelle von VCmax die Diagnose eines obstruktiven Musters unterschätzen kann [25]. Eine SVC, die deutlich über der FVC liegt (> 100 ml), deutet auf einen Kollaps der Atemwege während der forcierten Exspiration hin [26], ein Zeichen für eine Obstruktion und eine Erkrankung der kleinen Atemwege [21, 27]. Außerdem ist ein normales FEV1/FVC-Verhältnis keine Garantie dafür, dass keine Flussbehinderung oder Erkrankung der kleinen Atemwege vorliegt, da der FOT trotz normaler FEV1/FVC-Werte Impedanzänderungen zeigen kann [28]. Um zu den historischen Methoden zurückzukehren, wird der wahre Pinelli-Tiffeneau-Index als FEV1/FVC-Verhältnis definiert [29]. Dieses Maß wird bevorzugt, da es eine bessere Bewertung des statischen Lungenvolumens durch ein quasi-statisches Manöver wie die SVC ermöglicht als forcierte Manöver, die den Alveolarkollaps verschlimmern können [27, 30], was zu niedrigeren Werten führt. Aus diesen Gründen sollte die SVC bevorzugt werden. Alternativ könnte unter Berücksichtigung der Unterschiede die VCmax, wie sie in der UFC verwendet wird, eine gültige Option sein. Wie bereits erwähnt, kann dieser Index (FEV1/VCmax) die Obstruktion bei älteren Menschen überbewerten, daher ist es immer wichtig, das spirometrische Muster mit den Symptomen des Patienten zu integrieren.
Die anhaltende Debatte über den LLN gegenüber dem festen Verhältnis von FEV1/FVC [31, 32] spiegelt die Herausforderungen bei der Diagnose von Krankheiten wie COPD, insbesondere bei älteren Menschen, wider. Der LLN berücksichtigt altersbedingte physiologische Veränderungen [20], während das feste Verhältnis Einfachheit für den klinischen Gebrauch bietet. Die Debatte geht jedoch weiter, da die neuesten Studien und Empfehlungen unterschiedliche Ansichten über die wirksamste Vorgehensweise bei COPD widerspiegeln [17, 33].
Als Antwort auf diese Herausforderungen (Abb 2) bezieht die UFC das Verhältnis FEV1/VCmax mit ein, um die Empfindlichkeit bei der Erkennung obstruktiver Muster zu erhöhen. Es wird dringend empfohlen, eine Meldung zu machen, wenn das FEV1/FVC-Verhältnis unter 0,7 liegt, damit bei älteren Patienten mit einem reduzierten Verhältnis ein möglicherweise normales spirometrisches Muster erkannt werden kann. Auf diese Weise werden potenzielle Probleme vermieden, unabhängig davon, ob nur die forcierte Exspiration oder sowohl die langsame als auch die forcierte Exspiration mit VCmax durchgeführt wird. Darüber hinaus bietet die Angabe eines FEV1/FVC-Verhältnisses von weniger als 0,7 einen klareren Weg zur Diagnose einer COPD, sofern andere Bedingungen erfüllt sind.
Ärzte sollten sich darüber im Klaren sein, dass die GOLD-Kriterien letztlich zu einer Überdiagnose der COPD zu tendieren, während die LLN-Definitionen im Vergleich zu den Expertenpanel-Diagnosen die COPD bei älteren Patienten unterdiagnostizieren [34], insbesondere bei älteren Männern. Der LLN ist genauer bei der Diagnose einer frühen COPD bei Personen unter 44 Jahren [35]. Die klinische Beurteilung und Diagnose liegt daher in den Händen des Arztes, der sich nicht allein auf die Fluss-Volumen-Kurve verlassen darf, die nur einen Hinweis auf das spirometrische Muster gibt.
Preserved-Ratio-Impaired-Spirometrie (PRISm)
Bei der Spirometrie können sowohl für das FEV1 als auch für die FVC niedrigere Werte beobachtet werden, das Verhältnis bleibt jedoch erhalten. Einige Autoren haben dieses Muster als potenziell restriktiv bezeichnet und betonen die Notwendigkeit, die TLC zu beurteilen, um endgültige Schlussfolgerungen ziehen zu können. Andere klassifizieren es als «unspezifisches» spirometrisches Muster, aber der Begriff «Preserved Ratio Impaired Spirometry» (PRISm) hat in letzter Zeit an Popularität gewonnen [1, 36‒38].
Im Jahr 2014 prägten Wan et al. [39] erstmals den Begriff PRISm und stellten fest, dass etwa 1 von 8 Personen in der Allgemeinbevölkerung ein PRISm-Muster aufweist, das alternativ auch als «unklassifiziertes», «unspezifisches» oder «restriktives» spirometrisches Muster bezeichnet wird, wobei der letztgenannte Begriff am häufigsten verwendet wird. Guerra et al. [5] hatten zuvor das PRISm-Muster identifiziert und als «restriktives spirometrisches Muster» bei 12% der 2048 Teilnehmer bezeichnet. Darüber hinaus brachten ihre Ergebnisse sowohl konsistente als auch inkonsistente restriktive spirometrische Muster mit einem erhöhten Mortalitätsrisiko in Verbindung und führten die Konzepte der PRISm-Kurve und der Assoziationen zwischen verschiedenen beeinträchtigten spirometrischen Mustern und einem erhöhten Mortalitätsrisiko ein.
Gegenwärtig besteht, wie bei anderen Aspekten der Spirometrie, eine bemerkenswerte Diskrepanz zwischen Empfehlungen und klinischen Studien, und PRISm ist keine Ausnahme. Während die aktuellen Leitlinien PRISm zusammen mit anderen physiologischen Beeinträchtigungen auf der Basis der unteren Grenze der Normalität kategorisieren und als normales FEV1/FVC-Verhältnis (größer als der LLN) und eine FVC kleiner als der LLN definieren [1], wird in der Literatur üblicherweise eine operative Definition von FEV1/FVC größer als 0,70 und FEV1 kleiner als 80% der Vorhersage verwendet [37, 39]. In ähnlicher Weise definiert die GOLD-Empfehlung das PRISm- oder Prä-COPD-Muster als FEV1/FVC größer als 0,70 und FEV1 kleiner als 80% des prädiktiven Wertes nach Bronchodilatation. Es ist wichtig anzumerken, dass viele Studien, die dieses Muster untersuchen, insbesondere epidemiologische Studien, die sich auf COPD konzentrieren, dazu neigen, das FEV1 (< 80% des prädiktiven Werts) anstelle der FVC zu berücksichtigen. Diese Tendenz ergibt sich aus dem Kontext der COPD-Forschung, in dem das FEV1 wichtiger ist und häufiger verwendet wird als die FVC [36, 39, 40]. Abhängig vom primären Ziel der Studie, das darin bestehen kann, eine restriktive oder obstruktive Erkrankung zu identifizieren, kann PRISm entweder durch eine niedrigere FVC oder ein niedrigeres FEV1 definiert werden [41, 42], wobei ein normales FEV1/FVC-Verhältnis beibehalten wird.
Ein subtiler Aspekt ergibt sich, wenn man bedenkt, dass dieses Muster im Empfehlungsflussdiagramm als mögliches restriktives oder unspezifisches Muster gekennzeichnet ist [1]. Im Gegensatz dazu bezeichnen die Autoren in der Tabelle ein Muster nur dann als unspezifisch, wenn die TLC innerhalb normaler Grenzen liegt, was bedeutet, dass ein unspezifisches Muster einem PRISm-Muster mit normaler TLC entsprechen sollte [43]. Der Unterschied besteht darin, dass das PRISm-Muster wahrscheinlich ein restriktives spirometrisches Muster in der Allgemeinbevölkerung (wenn es mit der TLC integriert ist) oder ein obstruktives Muster bei Hochrisikopopulationen wie Rauchern (Prä-COPD) darstellt. Andererseits stellt ein unspezifisches Muster (PRISm mit TLC) eine komplexere Beeinträchtigung dar, die schwer zu interpretieren ist [6, 44].
Die Abnahme der VC bei PRISm ist wahrscheinlich auf eine Kombination von Faktoren zurückzuführen, die durch einen hohen Body-Mass-Index (BMI), Rauchen, höheres Alter, weibliches Geschlecht, anatomisch kleine Lungen, begleitende restriktive Anomalien, pulmonale Gaseinschlüsse, gestörte Lungenentwicklung, Diabetes und kardiovaskuläre Erkrankungen unterschiedlich beeinflusst werden [6, 45‒48]. In allen Fällen war PRISm mit einem erhöhten Mortalitätsrisiko assoziiert, wie eine kürzlich erschienene Metaanalyse von Yan et al. [49] zeigt. Diese umfassende Übersichtsarbeit, die 8 klinische Studien und 40 699 mit PRISm diagnostizierte Personen umfasste, zeigte konsistent einen signifikanten Zusammenhang zwischen PRISm und einem erhöhten Risiko in mehreren Mortalitätskategorien. Darüber hinaus haben neuere Studien, die sich auf COPD-Populationen konzentrierten, gezeigt, dass PRISm unabhängig mit chronischer Dyspnoe, eingeschränkter Mobilität, verminderter Lebensqualität und sogar erhöhter Mortalität assoziiert ist, wobei die Prävalenz zwischen 3% und 20% liegt [45, 50]. Trotz dieser Ergebnisse sind die zugrunde liegenden pathophysiologischen Mechanismen, die zu vermehrter Dyspnoe und verminderter körperlicher Leistungsfähigkeit bei Personen mit erhaltenem FEV1/FVC-Verhältnis (d.h. PRISm) beitragen, sowie die mögliche Überschneidung mit COPD mit niedrigem festem Verhältnis noch weitgehend unerforscht [9, 44, 51].
Zusammenfassend kann das PRISm-Muster als obstruktiv, restriktiv oder unspezifisch (NSP) klassifiziert werden. Unabhängig von der zugrunde liegenden Ursache ist dieses Muster mit einem erhöhten Risiko für Mortalität und Dyspnoe verbunden und rechtfertigt weitere Untersuchungen. Daher ist es wichtig, zusätzliche Tests durchzuführen, einschließlich Untersuchungen des Lungenvolumens und der Bronchodilatation, um diesen Zusammenhang weiter zu untersuchen (Abb 2).
Dysanaptisches Muster
Das durch die Spirometrie identifizierte dysanaptische Muster weist auf ein Ungleichgewicht zwischen dem Wachstum der Atemwege und dem Lungenvolumen hin, was erhebliche Auswirkungen auf die Lungenfunktion hat [52, 53]. In der klinischen Praxis, auch bei Vorsorgeuntersuchungen, kommt es häufig vor, dass Patienten in der Spirometrie trotz überdurchschnittlich hoher FEV1- und FVC-Werte einen eingeschränkten Atemfluss aufweisen. Diese Personen sind in der Regel gesunde Nichtraucher ohne respiratorische Symptome und ohne vorherige Diagnose einer Lungenerkrankung. Dieses Szenario erschwert die genaue Bestimmung ihres pathophysiologischen Status und kann zu einer Überdiagnose einer obstruktiven Lungenerkrankung führen. Es ist zu beachten, dass eine größere Lunge nicht unbedingt mit größeren Atemwegen korreliert [54].
Dieses Muster ist besonders relevant für pädiatrische Populationen, die sich in der Lungenentwicklung befinden [55, 56], und für Sportler, die ein größeres Lungenvolumen haben [57, 58]. Der Begriff «dysanaptisch» weist darauf hin, dass die Vergrößerung der Atemwege nicht mit dem Lungenvolumen Schritt hält, was zu funktionellen Einschränkungen und einem erhöhten Risiko für Atemwegserkrankungen führen kann.
Die Spirometrie ist ein wichtiges Instrument zur Erkennung dysanaptischer Muster durch Messung der Luftmenge, die eine Person ausatmen kann, und der Ausatmungsgeschwindigkeit nach maximaler Inspiration [54]. Wichtige Messwerte, einschließlich FVC und FEV1, sind für die Diagnose einer Atemwegsobstruktion und die Beurteilung der Lungenentwicklung von entscheidender Bedeutung. Darüber hinaus haben einige Studien das Verhältnis des forcierten exspiratorischen Flusses zwischen 25% und 75% des Lungenvolumens zur FVC (FEF25–75/FVC) einbezogen [59].
Das dysanaptische Muster ist gekennzeichnet durch ein FEV1/FVC-Verhältnis unterhalb des LLN mit sowohl FEV1 als auch FVC oberhalb des LLN, was auf normale FEV1- und FVC-Werte hinweist [1]. Nach den aktualisierten Leitlinien stellt dieser Zustand eine Konvergenz von dysanaptischem Wachstum und leichter Obstruktion dar. Einige Forscher weisen jedoch auf die Ähnlichkeit zwischen Dysanapsie und Präobstruktion hin, was auf eine mögliche Austauschbarkeit hindeutet [60, 61].
Die entscheidende Frage bei der Beurteilung eines Patienten ist, ob das Muster der Dysanapsie ein präklinisches Stadium der COPD oder lediglich ein Ungleichgewicht zwischen dem Wachstum der Atemwege und des Parenchyms darstellt. Aufgrund von Fehlern bei der Einstufung des Schweregrads in den jüngsten Leitlinien [1] kann in Fällen mit einem FEV1/FVC-Verhältnis unterhalb des LLN und normalem FEV1 eine Dysanapsie statt einer leichten Obstruktion diagnostiziert werden. Die UFC-Richtlinien empfehlen jedoch eine spezifische Definition von Dysanapsie für Patienten mit einem obstruktiven FEV1/FVC-Verhältnis (< LLN) und einer FVC über dem oberen Grenzwert (upper limit of normal, ULN) (Abb 2). Diese Unterscheidung verdeutlicht die erhebliche Diskrepanz zwischen der Lungenkapazität (gemessen als FVC) und dem Luftstrom (gemessen als FEV1). Die Beobachtung dieser Personen über einen längeren Zeitraum zusammen mit einer umfassenden Anamnese ist für ein besseres Verständnis unerlässlich.
Interpretation statischer Lungenvolumenmessungen
Für eine vollständige Interpretation der Spirometrie ist es unerlässlich, die statischen Lungenvolumina wie die TLC, das Residualvolumen (RV) und die funktionelle Residualkapazität (FRC) zu bewerten. Jedes dieser Volumina liefert wertvolle Informationen über die Gesundheit und Leistungsfähigkeit des Atmungssystems. Das wichtigste Volumen ist die TLC, die anzeigt, ob die Lunge kleiner als normal ist, was auf ein restriktives Muster hinweist, oder ob sie im normalen Bereich liegt oder größer ist, was mit einer normalen Lunge oder einem obstruktiven Muster vereinbar ist.
Obwohl sich die Empfehlungen für die Messmethoden nicht wesentlich unterscheiden, gibt es mindestens drei traditionelle Methoden zur Messung des Lungenvolumens, die jeweils einige Unterschiede aufweisen: 1) Plethysmographie (Bodybox), 2) Gasverdünnung mit Heliumverdünnung und Stickstoffauswaschung und 3) die kürzlich eingeführte Minibox [62]. Darüber hinaus werden in der Forschung vor allem die optoelektronische Plethysmographie und Computertomographie (CT)-Scans zur Schätzung des Lungenvolumens eingesetzt [63].
Die Plethysmographie misst das Lungenvolumen durch Auswertung der Druckänderungen in einem geschlossenen System (Bodybox) während der Atmung des Patienten. Diese Methode ist sehr genau bei der Messung von Lungenvolumina, die mit anderen Methoden wie RV und TLC schwer zu bestimmen sind [64]. Sie ist besonders nützlich bei Patienten mit schweren obstruktiven Lungenerkrankungen, bei denen die Gasverteilung ungleichmäßig sein kann. Die Geräte sind jedoch sperrig und teuer, was ihre Verfügbarkeit in einigen Gebieten einschränkt, und sie erfordern die aktive Mitarbeit des Patienten, was für manche Menschen eine Herausforderung darstellen kann.
Gasverdünnungstechniken, einschließlich Heliumverdünnung und Stickstoffauswaschung, messen das Lungenvolumen, indem der Patient einatmet und entweder Helium oder 100%igen Sauerstoff mit der Luft in den Lungen vermischt. Trotz einiger Unterschiede sind beide Methoden einfacher als die Plethysmographie, aber bei Patienten mit starker Atemwegsobstruktion weniger genau. Sie neigen dazu, die TLC zu unterschätzen und benötigen mehr Zeit, um ein Gleichgewicht zu erreichen, was sie in der Praxis aufgrund der begrenzten Anzahl von Manövern weniger reproduzierbar macht [65].
Nach den neuesten Empfehlungen [1] beginnt die Interpretation der Lungenvolumina mit einer Bewertung der TLC. Wenn die TLC normal ist, über dem ULN oder unter dem LLN liegt, kann die Bewertung auf eine Reihe von Möglichkeiten hinweisen, die von einer normalen Lungenfunktion bis zu Zuständen wie einem großen Lungenvolumen, Überblähung oder verschiedenen Atemwegserkrankungen reichen. Das System führt am selben Entscheidungspunkt im Flussdiagramm zwei spezifische Indizes ein: das RV/TLC-Verhältnis und das FRC/TLC-Verhältnis. Diese Integration soll die diagnostische Genauigkeit verbessern. Das Flussdiagramm führt jedoch auch das FEV1/FVC-Verhältnis inkonsistent ein, da es in einem Abschnitt erscheint und in anderen nicht, was die Interpretation erschwert und zu Widersprüchen und Komplexität führt, wie in anderen kritischen Einschätzungen betont wurde [43].
Das Flussdiagramm von 2005 war einfacher und leichter zu interpretieren als die letzte Version [3]. Seine größte Einschränkung war die Einbeziehung der DLCO, die zwar für die klinische Diagnose nützlich ist, aber über den beabsichtigten Rahmen der spirometrischen Interpretation hinausgeht.
Im Bemühen, ein Gleichgewicht zwischen Klarheit und umfassender Analyse herzustellen, kombiniert die UFC Elemente des alten und des neuen Flussdiagramms. Die Einfachheit der alten Version wird beibehalten, während der probabilistische Ansatz der neuesten Richtlinien übernommen wird. Durch diese Verschmelzung wird die Verwirrung vermieden, die durch die Integration mehrerer Indizes wie FRC/TLC und RV/TLC direkt in das Hauptflussdiagramm entsteht. Diese Indizes werden als wichtig erachtet, aber separat besprochen, damit der primäre diagnostische Weg klar bleibt (wie in Abb 2 dargestellt). Die TLC-Beurteilungen folgen den spirometrischen Beurteilungen in der klinischen Praxis, und die DLCO wird in der UFC weggelassen, da sie für die Beurteilung des pulmonalen Gasaustauschs und nicht für die Interpretation der dynamischen und statischen Lungenvolumina von zentraler Bedeutung ist.
Gemäß der UFC (Abb 2) gibt es ein Szenario, bei dem das spirometrische Muster normal erscheint, nachdem die statischen Lungenvolumina gemessen wurden, die normal bleiben oder ein normales/unbestimmtes Muster aufweisen können. Dies ist ein seltener Fall, bei dem die dynamischen Volumina (FEV1 und FVC) normal sind, aber die TLC aufgrund eines verringerten RV reduziert ist. Nach den neuesten Empfehlungen würde diese Situation ein Paradoxon darstellen: Bei ausschließlicher Verwendung der FVC-Spirometrie würde das Muster als normal eingestuft, nach Messung der TLC jedoch als eingeschränkt. Um dieses Problem zu lösen, haben wir uns entschieden, diesen Fall als normal/unbestimmt (mögliche frühe Einschränkung) einzustufen. Diese Einstufung deutet darauf hin, dass es sich um ein persistierendes Problem handeln könnte, das jedoch allein aufgrund der Spirometrie unklar bleibt. Dieser Fall könnte auf einen Fehler bei der Messung der FRC/RV-Werte aufgrund der verwendeten Technik zurückzuführen sein, er könnte ein frühes Stadium einer Einschränkung darstellen oder einfach ein unbestimmtes Muster sein, das innerhalb der normalen Variabilität liegt.
Nach der Messung des Lungenvolumens kann sich das PRISm-Muster in ein restriktives oder unspezifisches Muster ändern, wenn die TLC größer als der LLN ist. In diesem Fall ist ein Bronchodilatationstest erforderlich. Ist das Ergebnis positiv, entspricht dieses Muster einem obstruktiven Muster, andernfalls bleibt es unspezifisch, im Wesentlichen ein PRISm-Muster mit normaler TLC. Es ist zu beachten, dass ein echtes PRISm-Muster als identifiziert gilt, wenn keine TLC-Daten verfügbar sind.
Umgekehrt ist die Messung der TLC unerlässlich, wenn der Test der FVC ein obstruktives Muster zeigt, um gemischte Störungen auszuschließen, die durch ein FEV1/FVC-Verhältnis unter dem LLN und eine TLC unter dem LLN gekennzeichnet sind.
Bei der Bewertung der Lungenvolumina, die für die Beurteilung der Überblähung nützlich ist (siehe Schritt 3 in Abb 2), ist es wichtig, jedes Lungenvolumen einzeln zu bewerten. Ist ein Volumen größer als normal (größer als ULN), können Diagnosen wie thorakale Überblähung (TLC), pulmonale Überblähung (functional residual capacity, FRC) und Lufteinschluss (Residualvolumen, RV) gestellt werden. Die einzige Ausnahme ist, wenn die Spirometrieergebnisse normal sind, was darauf hindeutet, dass es sich einfach um normale oder hohe Volumina handeln könnte. In diesem speziellen Szenario sind das FRC/TLC-Verhältnis oder das RV/TLC-Verhältnis sehr nützlich, um dieses Problem zu lösen.
Während die spirometrische Diagnose einfach erscheint, ist die Interpretation und das Verständnis der Lungenmechanik komplexer. Die Physiologie kann bei der Interpretation der Lungenvolumina helfen. Kurz gesagt (wie in Abb 3 dargestellt) hat jedes Lungenvolumen seine Determinanten, und ein gründliches Verständnis sowohl der statischen als auch der dynamischen Determinanten kann dem Kliniker helfen, die physiologischen Mechanismen zu interpretieren, die diesen Messungen zugrunde liegen [20].
Druck-Volumen-Kurve und Volumen-Determinanten. Diese Abbildung zeigt die Beziehung zwischen den Lungenvolumina und ihren Determinanten. Sie bietet eine visuelle Darstellung von TLC, EELV oder FRC und RV. TLC = totale Lungenkapazität, EELV = endexspiratorisches Lungenvolumen, FRC = funktionelle Residualkapazität, RV = Residualvolumen.
Druck-Volumen-Kurve und Volumen-Determinanten. Diese Abbildung zeigt die Beziehung zwischen den Lungenvolumina und ihren Determinanten. Sie bietet eine visuelle Darstellung von TLC, EELV oder FRC und RV. TLC = totale Lungenkapazität, EELV = endexspiratorisches Lungenvolumen, FRC = funktionelle Residualkapazität, RV = Residualvolumen.
Verschiedene Erkrankungen können die Eigenschaften des Atmungssystems auf unterschiedliche Weise beeinflussen, indem sie die Elastizität/Dehnbarkeit der Lunge oder der Brustwand verändern oder das Schließvolumen oder die Entleerungszeit beeinträchtigen. In jedem Fall wird die Lungenfunktion beeinträchtigt. Bei leichter bis mittelschwerer Adipositas kann z.B. ein erhöhter elastischer Rückstoß der Lunge/Brustwand den Exspirationsfluss erhöhen [20]. Die FRC nimmt in den frühen Stadien der Adipositas exponentiell ab; dementsprechend nimmt das exspiratorische RV (ERV) ab, während die inspiratorische Kapazität (inspiratory capacity, IC) mit steigendem BMI zunimmt. RV und TLC können sich nur bei sehr schwerer Adipositas verändern. Die FVC unterschätzt oft die relativ erhaltene SVC, da die kleinen Atemwege am Ende der forcierten Exspiration komprimiert werden oder kollabieren können. Daher wird bei adipösen Personen typischerweise ein normales oder restriktives Muster beobachtet, das durch ein vermindertes ERV gekennzeichnet ist [1]. Obwohl das beobachtete Muster auf Adipositas hinweisen kann, müssen die Diagnose des Musters und die zugrunde liegende Pathologie getrennt betrachtet werden, da viele Erkrankungen mit überlappenden Mustern auftreten können. PRISm ist ein Beispiel für eine solche Überschneidung.
Schritt 2 und Schritt 3
Sobald ein spirometrisches Muster identifiziert wurde, sind die nächsten Schritte die Bewertung des Schweregrads und die Bestimmung des Lungenvolumens. Der Schweregrad wird in erster Linie durch das FEV1 bestimmt, das die funktionelle Kapazität des Atmungssystems widerspiegelt. Ein vermindertes FEV1 ist ein Hinweis auf mögliche Veränderungen oder Erkrankungen des Atmungssystems [66]. Die Einstufung des Schweregrads einer Atemwegserkrankung anhand eines anderen Lungenvolumens als des FEV1 führt häufig zu Widersprüchen, wie neuere Leitlinien zeigen [43]. Insbesondere die Anwendung der Einstufung «leicht» auf normale FEV1-Werte bei einem obstruktiven Muster führt zu Inkonsistenzen. Ebenso ist es paradox, eine restriktive Erkrankung als «leicht» zu klassifizieren, wenn die TLC normal ist. Letzteres ist widersprüchlich, da ein charakteristisches Merkmal restriktiver Muster eine reduzierte TLC ist. Die Verwendung des FEV1 als primäres Maß für den Schweregrad vermeidet diese Widersprüche und bietet einen klareren und konsistenteren Rahmen für die Interpretation spirometrischer Ergebnisse.
Das FEV1 sollte als wertvoller Indikator für die Einstufung des Schweregrads einer Atemwegserkrankung angesehen werden [67, 68]. Um den Schweregrad zu quantifizieren, wird das FEV1 wie folgt interpretiert (Abb. 2, Schritt 2): Ein Muster wird als «leicht» eingestuft, wenn das FEV1 zwischen –1,645 und –2,5 Standardabweichungen von der Norm liegt, als «schwer», wenn es zwischen –2,5 und –4 liegt, und als «sehr schwer», wenn es unter –4 Standardabweichungen liegt.
Der dritte Schritt des Scoring-Prozesses konzentriert sich auf die Bewertung des statischen Lungenvolumens, das für die Diagnose von Zuständen wie der Lungenüberblähung entscheidend ist (Abb. 2, Schritt 3). Die Integration klinischer Studien, die traditionell prozentuale Vorhersagewerte verwenden, mit der neueren Methode der Z-Score-basierten Berichterstattung stellt eine Herausforderung dar [69, 70]. Um die alten Einstufungen mit den neuen Parametern in Einklang zu bringen, werden drei verschiedene Möglichkeiten anerkannt: Lufteinschluss, wenn das RV den ULN überschreitet, Lungenüberblähung, wenn die FRC den ULN überschreitet, und thorakale Überblähung, wenn die TLC den ULN überschreitet [71, 72].
Die alleinige Verwendung dieser Einstufungen kann jedoch zu einer Unterschätzung von Probanden mit restriktiven Erkrankungen oder zu einer Überschätzung von gesunden Probanden auf der Basis des Lungenvolumens führen. Daher ist die Verwendung von Verhältnissen wie RV/TLC oder FRC/TLC unerlässlich, um festzustellen, ob Variationen im Lungenvolumen pathologisch sind [1]. Diese Verhältnisse geben einen zusätzlichen Einblick in die Beziehung zwischen den verschiedenen Lungenkapazitäten und helfen zu entscheiden, ob die beobachteten Anomalien klinisch signifikant sind.
Erstellung eines Spirometrieberichts und klinischer Fälle
Bei der Erstellung eines Spirometrieberichts müssen mehrere kritische Elemente systematisch berücksichtigt werden, um einen umfassenden Überblick über den Status der Atemwege zu geben. Die folgenden Punkte sollten berücksichtigt werden (Abb 4).
Schritte zur Erstellung eines Spirometrieberichts. Dieses Diagramm zeigt die einzelnen Schritte bei der Erstellung eines vollständigen Spirometrieberichts. Es bietet eine visuelle Anleitung zur korrekten Erstellung von Spirometrieberichten.
Schritte zur Erstellung eines Spirometrieberichts. Dieses Diagramm zeigt die einzelnen Schritte bei der Erstellung eines vollständigen Spirometrieberichts. Es bietet eine visuelle Anleitung zur korrekten Erstellung von Spirometrieberichten.
Durch die sorgfältige Dokumentation dieser Aspekte wird der Spirometriebericht zu einem wichtigen Instrument für die Diagnose von Atemwegserkrankungen, die Überwachung des Krankheitsverlaufs und die Festlegung von Behandlungsstrategien.
Es werden vier spirometrische Fälle vorgestellt (Abb 5). Die Charakteristika der Probanden (Alter, Geschlecht, Größe) und ihre klinischen Diagnosen werden nicht aufgeführt, um die Verwendung von Z-Scores bei der spirometrischen Interpretation hervorzuheben und um zu zeigen, was typischerweise in einem Funktionstestlabor geschieht. Die klinische Interpretation, bei der viele andere Faktoren berücksichtigt werden müssen, würde den Rahmen dieser Übersichtsarbeit sprengen.
Vier spirometrische Fälle. Es gibt vier verschiedene spirometrische Fälle: Fall 1: normales unbestimmtes Muster (mögliche frühe Einschränkung); Fall 2: restriktives Muster; Fall 3: obstruktives Muster mit Lungenüberblähung; Fall 4: gemischtes Muster (restriktiv und obstruktiv). Eine Erläuterung der Interpretation findet sich im Haupttext (Absatz 4).
Vier spirometrische Fälle. Es gibt vier verschiedene spirometrische Fälle: Fall 1: normales unbestimmtes Muster (mögliche frühe Einschränkung); Fall 2: restriktives Muster; Fall 3: obstruktives Muster mit Lungenüberblähung; Fall 4: gemischtes Muster (restriktiv und obstruktiv). Eine Erläuterung der Interpretation findet sich im Haupttext (Absatz 4).
Fall 1 (Abbildung 5)
Prämisse: Angemessene Koordination; der Proband hat keine Inhalationstherapie erhalten.
Schritt 1: Spirometrie (Abb. 1 und 2)
• FEV1/VCmax liegt über dem LLN (Z-Score: 0,89) und VCmax liegt im normalen Bereich (Z-Score: 0,06), was auf eine normale Spirometrie hinweist.
• Statische Lungenvolumina (Plethysmographie) (Abb. 2): Die TLC liegt unter dem LLN (Z-Score: –2,55), was auf ein «normal-unbestimmtes Muster (mögliche frühe Einschränkung)» hinweist.
Schritt 2: Da die Spirometrie normal ist, gibt es keine Einstufung des Schweregrads. Wenn jedoch ein restriktives Muster vorliegt, würde dies auf eine leichte Einschränkung hindeuten, da der FEV1-Wert höher ist als der LLN (Z-Score: 0,06).
Schritt 3: Beurteilung des Lungenvolumens
• Keine Überblähung der Lunge oder des Brustkorbs, kein Lufteinschluss.
Weitere Tests:
• Bronchodilatationstest nicht verfügbar.
• DLCO und DLCO/VA sind im normalen Bereich mit einer Abnahme des VA.
• Beobachtungen: Der Widerstand liegt im normalen Bereich.
Schlussfolgerungen: Normal-unbestimmtes Muster. Wenn klinisch vereinbar, könnte dies auf eine mögliche frühe Einschränkung hinweisen.
Anmerkungen zu dieser Spirometrie: Dies ist ein schwieriger Fall einer normalen Spirometrie mit einem beeinträchtigten statischen Lungenvolumen. Gemäß den Spirometrierichtlinien hätte der Arzt die Untersuchung abbrechen und den Fall allein aufgrund der langsamen/forcierten Spirometrie als normal einstufen können. Wird der Patient jedoch einer statischen Lungenvolumenmessung unterzogen, sollte die Diagnose in eine restriktive Ventilationsstörung geändert werden, was im Widerspruch zu den ursprünglichen Spirometrieergebnissen steht [43]. Gemäß den Empfehlungen sollte dieser Fall auf der Grundlage der TLC als leicht und auf der Grundlage der FVC als normal eingestuft werden. Daher könnte es von Vorteil sein, die Diagnose- und Schweregradkriterien zu standardisieren, um Konsistenz zu gewährleisten.
Fall 2 (Abb. 5)
Prämisse: Angemessene Koordination; der Proband hat keine Inhalationstherapie erhalten.
Schritt 1: Spirometrie (Abb. 1 und 2)
• FEV1/VCmax liegt über dem LLN (Z-Score: 0,72) und VCmax liegt unter dem LLN (Z-Score: –2,36), was auf ein PRISm-Muster hinweist.
Schritt 2: Gemäß der FEV1-Auswertung (Z-Score: –1,84) ist der Grad der Einschränkung mäßig.
Schritt 3: Beurteilung des Lungenvolumens
• Keine Überblähung der Lunge oder des Brustkorbs, kein Lufteinschluss.
Weitere Tests:
• Bronchodilatationstest nicht verfügbar.
• DLCO ist reduziert, aber DLCO/VA ist im normalen Bereich wegen der Abnahme des VA.
• Beobachtungen: Der Widerstand liegt im normalen Bereich. Trotz der Verminderung von FRC und TLC ist das RV normal.
Schlussfolgerungen: Mäßig restriktives Muster mit starker Abnahme der CO-Diffusion, aber erhaltenes DLCO/VA-Verhältnis. Es gibt eine Abnahme der DLCO aufgrund einer Abnahme des VA, aber keine Abnahme des DLCO/VA-Verhältnisses. Außerdem liegt das RV innerhalb der normalen Grenzen, was auf einen Lufteinschluss im Rahmen eines restriktiven Musters hinweist.
Anmerkungen zu dieser Spirometrie: Dies ist ein klassischer Fall eines restriktiven Musters. Die Unterschiede zwischen der UFC und den Leitlinien sind wie folgt: Der Schweregrad wird anhand des FEV1 beurteilt. Der Score ist unterschiedlich, da die UFC Veränderungen zwischen –1,645 und –2,5 als moderat einstuft, während die Spirometrieempfehlungen diese als leicht einstufen. Da auch das RV/TLC-Verhältnis erhöht ist, sollte dies als komplexe Einschränkung angegeben werden, die UFC gibt dies jedoch als zusätzlichen Kommentar an. Wäre nur das langsame/forcierte Manöver durchgeführt worden, hätte der Bericht gemäß Abbildung 1 wie folgt gelautet: Muster PRISm, mögliche Einschränkung, mit der Empfehlung, das statische Lungenvolumen zu beurteilen und einen Bronchodilatationstest durchzuführen.
Fall 3 (Abb. 5)
Prämisse: Angemessene Koordination; der Proband hat am Morgen einen Bronchodilatator (inhalative Glukokortikoide, ICS/langwirksame Beta2-Sympathomimetika, LABA) erhalten.
Schritt 1: Spirometrie (Abb. 1 und 2)
• FEV1/VCmax liegt unter dem LLN (Z-Score: –1,71) und VCmax liegt im normalen Bereich (Z-Score: –0,10), was auf ein obstruktives Muster hinweist.
• Statische Lungenvolumina (Plethysmographie) (Abb. 2): Die TLC liegt über dem LLN (Z-Score: 0,41), was ein «obstruktives Muster» bestätigt.
Schritt 2: Nach der FEV1-Auswertung (Z-Score: –1,16) ist der Schweregrad der Obstruktion gering.
Schritt 3: Beurteilung des Lungenvolumens
• Die TLC liegt im Normalbereich, die FRC ist erhöht (Z-Score: 2,15) und das RV liegt nahe dem ULN.
Weitere Tests:
• Bronchodilatationstest und DLCO nicht verfügbar.
• Beobachtungen: Der Widerstand ist erhöht.
Schlussfolgerungen: Leicht obstruktives Muster mit Lungenüberblähung. Außerdem liegt das RV nahe dem ULN, was auf einen möglichen Lufteinschluss hinweist, und der plethysmographische Lungenwiderstand ist erhöht.
Anmerkungen zu dieser Spirometrie: Dies ist ein klassischer Fall einer leichten Obstruktion. Die Unterschiede zwischen der UFC und den Leitlinien sind wie folgt: Nach den Empfehlungen kann der Schweregrad dieses Falls nicht beurteilt werden. Dieses Muster könnte leicht als dysanaptisches Muster interpretiert werden, da FEV1 und FVC normal sind. Um diese Fehlinterpretation zu vermeiden, haben wir das dysanaptische Muster willkürlich als obstruktives Muster mit einer FVC oberhalb des ULN definiert.
Fall 4 (Abb. 5)
Prämisse: Angemessene Koordination; der Proband hat am Morgen einen Bronchodilatator (ICS/LABA/langwirksame Muskarinrezeptor-Antagonisten, LAMA) erhalten.
Schritt 1: Spirometrie (Abb. 1 und 2)
• FEV1/VCmax liegt unter dem LLN (Z-Score: –2,41) und VCmax liegt unter dem Normalbereich (Z-Score: –2,93), was auf ein obstruktives Muster hinweist.
• Statische Lungenvolumina (Plethysmographie) (Abb. 2): Die TLC liegt unter dem LLN (Z-Score: –4,34), was auf ein «gemischt restriktiv-obstruktives Muster» hinweist.
Schritt 2: Gemäß der FEV1-Bewertung (Z-Score: –2,91) ist der Schweregrad des gemischten Musters hoch.
Schritt 3: Beurteilung des Lungenvolumens
• TLC, FRC und RV liegen unter dem ULN.
Weitere Tests:
• Bronchodilatationstest und DLCO nicht verfügbar.
• Beobachtungen: Der Widerstand liegt im normalen Bereich.
Schlussfolgerungen: Schweres gemischtes restriktiv-obstruktives Muster.
Anmerkungen zu dieser Spirometrie: Dies ist ein komplexer Fall eines gemischten Musters. Nach den Richtlinien sollte er als einfach restriktiv eingestuft werden, da das FEV1/FVC-Verhältnis im Normalbereich, aber nahe dem LLN liegt. In diesem Fall liegt der FEV1/VCmax-Wert jedoch unter dem LLN, und der Unterschied zwischen VC und FVC ist signifikant. Wenn nur eine forcierte exspiratorische Spirometrie durchgeführt würde, würde dieser Fall als PRISm-Muster gemeldet, aber mit dem langsamen Manöver wird er als obstruktives Muster identifiziert. Dies ist ein komplexes, aber anschauliches Beispiel für den Unterschied zwischen den beiden Flussdiagrammen.
Schlussfolgerungen
Lungenfunktionstests sind für die Diagnose und Behandlung vieler Atemwegserkrankungen unerlässlich. Diese Übersichtsarbeit versucht, die Interpretation von Lungenfunktionstests zu vereinfachen, um eine standardisierte Berichtspraxis zu ermöglichen. Durch die Harmonisierung der uneinheitlichen Richtlinien, die durch die jüngsten Empfehlungen entstanden sind, fördern wir die Annahme einer universellen Nomenklatur in diesem Bereich. Trotz dieser Bemühungen plädieren wir nachdrücklich für einen physiologisch orientierten Ansatz der Analyse von Lungenfunktionstests in einer späteren Phase. Dieser Ansatz wird zwar empfohlen, birgt aber die Gefahr, dass die Ergebnisse in den verschiedenen Zentren aufgrund ihrer spezifischen Kenntnisse und Erfahrungen unterschiedlich interpretiert werden.
Beiträge der Autoren
J.O. und P.R. trugen zu gleichen Teilen zur Konzeption der Idee und zur endgültigen Überarbeitung bei; F.M.G., F.R.B. und M.G. trugen zum Entwurf, zur Bearbeitung und zu den Abbildungen bei. Alle Autoren haben die veröffentlichte Version des Manuskripts gelesen und sind damit einverstanden.
Finanzierung
Diese Studie wurde weder unterstützt noch finanziert.
Disclosure Statement
Die Autoren erklären keinen Interessenskonflikt.
Lizenzangabe
Josuel Ora, Federica Maria Giorgino, Federica Roberta Bettin, Mariachiara Gabriele, Paola Rogliania: Pulmonary function tests: Easy interpretation in three steps. J Clin Med 2024;13:3655 (DOI: 10.3390/jcm13133655). © 2024 Die Autoren. Lizenznehmer MDPI, Basel, Schweiz (Übersetzung; Kapitelnummerierung, Publisher’s note, Abkürzungsverzeichnis, Institutional Review Board Statement, Informed Consent Statement und Data Availability Statement entfernt), lizensiert unter CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.de).