Atmungswiderstände

Resistance bezeichnet den Widerstand, den die Atemluft in den Atemwegen überwinden muss.

• Sie entsteht durch Strömungswiderstand und Reibung in den Atemwegen
• Maß für den "aktiven" Atemwegswiderstand, hat einen Normwert von 0,2 (kPa × Sekunde)/Liter
• Die Ventilation (Luftbewegung) erfolgt durch den intrapulmonalen Druck. Ist dieser negativ strömt die Luft in die Lunge, ist dieser positiv strömt die Luft aus der Lunge aus. Je höher der intrapulmonale Druck ist, der für die gleiche Volumenstärke benötigt wird, desto höher ist die Resistance, also der Atemwegswiderstand
• Eine hohe Resistance erfordert eine höhere Druckdifferenz für die Erzeugung der gleichen Volumenstärke, sie erhöht auch die Atemarbeit
• Der Strömungswiderstand ist umgekehrt proportional zur 4. Potenz des Bronchialradius
• Eine schnelle Atmung oder verengte Atemwege erhöhen die Resistance. Ein erhöhtes Lungenvolumen erniedrigt die Resistance
• Die Regulation erfolgt über das vegetative Nervensystem (ein erhöhter sympathischer Tonus senkt und ein erhöhter vagaler Tonus steigert die Resistance)
• Acetylcholin, Noradrenalin, Adrenalin und Histamin beeinflussen den Atemwegswiderstand durch die glatte Bronchialmuskulatur
• Adrenalin senkt den Atemwegswiderstand durch eine Aktivierung der β2-Adrenorezeptoren
• Bestimmung durch Bodyplethysmographie
• Bei obstruktiven Atemwegserkrankungen wie Asthma oder einer COPD besteht eine Verengung der Atemwege

Bestimmung der Resistance

Ein in der Klinik gängiges Verfahren, um die Resistance zu messen, ist die Ganzkörperplethysmographie

• Sie ermöglicht eine Messung der Atemwegswiderstände und des Lungenvolumens, was wichtige Informationen zur Diagnose und Verlaufskontrolle von Lungenkrankheiten liefert
• Sie kann bei verschiedenen Atemwegserkrankungen wie bei einem Asthma, einer COPD und einer Lungenfibrose eingesetzt werden
• Es ermöglicht die Beurteilung von Veränderungen des Atemwiderstands und des Lungenvolumens, sowohl während der Inspiration als auch der Exspiration
• Die Messergebnisse sind unabhängig von der Mitarbeit der zu untersuchenden Person und eignen sich daher auch zur Diagnose von Berufskrankheiten

Einsekundenkapazität (FEV₁)

Die absolute Einsekundenkapazität beschreibt das Volumen, das in einer Sekunde forciert ausgeatmet werden kann. Die Messung erfolgt mittels des sogenannten Tiffeneau-Testes (nicht zu verwechseln mit dem Tiffeneau-Index):

• Der Proband atmet so tief wie möglich ein und atmet dann so schnell und kräftig wie möglich aus (forcierte Exspiration)
• Aus dem Spirogramm wird das Volumen dargestellt, das in der ersten Sekunde der Exspiration ausgeatmet wurde (= forciertes exspiratorisches Volumen = FEV1)
• Die Vitalkapazität reicht vom Volumen der maximalen Exspiration bis zum Volumen der maximalen Inspiration
• Der Tiffeneau-Index berechnet sich aus dem FEV1 geteilt durch die Vitalkapazität. Er eignet sich zu einer Differenzierung zwischen obstruktiven und restriktiven Ventilationsstörungen
• Eine rFEV1 von unter 70-80% deutet auf eine erhöhte Resistance hin

Obstruktive Ventilationsstörung:

• Bei einer obstruktiven Ventilationsstörung sind die Atemwege eingeengt, was den Luftstrom reduziert und das Ausatmen erschwert. Es kann durch verschiedene Erkrankungen wie durch ein Asthma, eine chronisch obstruktive Lungenerkrankung (COPD) oder Bronchiektasen verursacht werden

Restriktive Ventilationsstörung:

• Bei einer restriktiven Ventilationsstörung ist die Lungenfunktion eingeschränkt, da die Lungen nicht mehr so weit ausgedehnt werden können wie normalerweise. Dies kann durch Erkrankungen wie eine Lungenfibrose, Sklerodermie oder Muskelerkrankungen verursacht werden. Im Gegensatz zur obstruktiven Ventilationsstörung ist die Einatmung bei einer restriktiven Störung erschwert, während die Ausatmung meist normal bleibt

Differenzialdiagnose:

• Obstruktive und restriktive Ventilationsstörungen lassen sich anhand verschiedener Messwerte differenzieren
• Bei einer obstruktiven Ventilationsstörungen ist aufgrund des erhöhten Atemwegswiderstandes die Ausatmung erschwert und daher der FEV1-Wert vermindert
• Bei einer restriktiven Ventilationsstörung kann die Lunge nicht mehr maximal ausgedehnt werden. Daher kommt es bei einer restriktiven Ventilationsstörung insbesondere zu einer Abnahme der Vitalkapazität
• Bei einer obstruktiven Ventilationsstörung nimmt das FEV1 im Verhältnis zur Vitalkapazität überproportional stark ab
• Bei einer restriktiven Ventilationsstörung nimmt insbesondere die Vitalkapazität ab, während das FEV1 normal oder nur leicht vermindert ist
• Der Tiffeneau-Index ist daher bei einer obstruktiven Ventilationsstörung vermindert und einer restriktiven Ventilationsstörung normal

Bei restriktiven Ventilationsstörungen sind peak exspiratory flow (PEF) und das Kurvenmuster größtenteils normal, jedoch ist die Vitalkapazität reduziert.

Bei obstruktiven Ventilationsstörungen ist der PEF vermindert, die Kurve erscheint konkav und die Vitalkapazität ist normal bis leicht verringert.

Charakteristisch für obstruktive Ventilationsstörungen, bei denen der Atemwegswiderstand erhöht ist, ist eine Reduzierung der dynamischen Atemparameter: FEV1/Vitalkapazität (Tiffeneau-Index), PEF, Einsekundenkapazität und Atemgrenzwert.

Bei restriktiven Ventilationsstörungen (verringerte Lungenbeweglichkeit) ist die Vitalkapazität vermindert, jedoch bleiben die dynamischen Atemparameter unbeeinträchtigt. Somit liegt ein normaler Tiffeneau-Index vor.