Ultraschallspirometer sind innovative, vielfältig einsetzbare, einfach aufgebaute Geräte mit geringem Atemwiderstand und optimalen Hygienebedingungen. Die Strömung und die Molmasse der Exspirationsluft wird mittels Ultraschall(US)-Laufzeitdetektion bestimmt. Neben Parametern der herkömmlichen Spirometrie kann die funktionelle Residualkapazität (FRC) unter Anwendung des Stickstoffausschwemmverfahrens gemessen werden. Ziel der vorliegenden Arbeit war der Vergleich von Ultraschall- und herkömmlicher Methodik im klinischen Einsatz bei Kindern und Jugendlichen.
Die verwendeten Geräte waren das Spiroson® der Fa. ndd, Würzburg (US-Verfahren), Lilly-Pneumotachographen (PTG) der Firmen Siemens, Erlangen und Erich Jaeger, Würzburg, sowie ein Heliumeinwaschgerät und ein Bodyplethysmograph, beide Fa. Jaeger.
Spirometrische Messungen wurden an 183 Lungengesunden und Asthma-Patienten im Alter von 5-16 Jahren durchgeführt. Die Reproduzierbarkeit, die in 112 Doppelmessungen der Vitalkapazität (VC) mit den verschiedenen PTG ermittelt wurde, war bei allen Verfahren gleich gut (r = 0,99). Die durchschnittlichen Differenzen innerhalb der Wertepaare betrugen beim US-Gerät 3,0 %, bei den herkömmlichen PTG 2,7 und 4,7 %.
Weiterhin erhoben wir die Parameter VC, Peak Expiratory Flow (PEF), Einsekundenkapazität (FEV1) und die maximalen exspiratorischen Flüsse bei 50 bzw. 25 % der forcierten Vitalkapazität (MEF50 und MEF25) in insgesamt 183 Fällen mit sowohl US- als auch herkömmlichen Methoden in randomisierter Reihenfolge. Alle Größen wurden durch die US-Technik vergleichsweise unterschätzt. Die mittleren Abweichungen / Korrelationen betrugen 8,4 % / 0,94 (VC), 9,6 % / 0,95 (FEV1), 10,8 % / 0,89 (PEF), 10,4 % / 0,87 (MEF50) und 4,0 % / 0,67 (MEF25).
Für FRC-Messungen standen 204 Lungengesunde sowie Patienten mit den Diagnosen 'Asthma bronchiale', 'Zystische Fibrose' (CF), 'exogen allergische Alveolitis', 'Kartagener Syndrom' und 'bronchopulmonale Fehlbildung' im Alter von 7-36 zur Verfügung. Die Reproduzierbarkeit wurde in 230 Doppelmessungen mit den jeweiligen Verfahren geprüft. Auch hier waren die Korrelationen bei allen Verfahren praktisch gleich gut (r = 0,99). Die mittleren Differenzen zwischen den gepaarten FRC-Werten betrugen 5,0 % beim Spiroson® versus 4,3 % beim Helium-Dilutionsgerät und 5,0 % beim Bodyplethysmographen.
Zum Vergleich der Messwerte der verschiedenen Methoden bestimmten wir die FRC in insgesamt 276 Fällen mit mindestens zwei Geräten in randomisierter Reihenfolge. Das US-Verfahren lieferte wiederum im Durchschnitt kleinere Werte als die herkömmlichen Techniken. Die mittleren Differenzen / Korrelationen der US- zur Helium-Methode betrugen 0,5 % / 0,87, zur Bodyplethysmographie 2,6 % / 0,83. Diskrepanzen zwischen Bodyplethysmographie und beiden Fremdgasverfahren ließen gleichermaßen auf Trapped-Gas-Anteile schließen. Für die Differenz zwischen US- und Heliumtechnik bestanden keine signifikanten Einflüsse der Grunderkrankung bzw. dem Grad der Atemwegsobstruktion.
Zusammenfassend liefert die US-Spirometrie gut reproduzierbare sowie hinsichtlich VC, FEV1, PEF, MEF50 und FRC mit den konventionellen Verfahren vergleichbare Messwerte. Abweichungen zu herkömmlichen Geräten sind insbesondere durch Mitarbeitsschwierigkeiten erklärbar. Weiterführende Studien sollten den Einfluß des geringen Strömungswiderstandes der US-Methodik auf das Atemverhalten bei spirometrischen Messungen untersuchen sowie die Frage klären, inwiefern leichte Ventilationseinschränkungen mittels FRC-Messung durch US- im Vergleich zur Heliumtechnik infolge der Verschiedenartigkeit der Atemmanöver sensitiver erfasst werden. Andere Einsatzmöglichkeiten der Ultraschallspirometrie, z.B. die Analyse der Alveolargaskurve sowie die diagnostische Verwertung der Auswaschkurve, werden bereits untersucht.
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