Es gibt eine Vielzahl verschiedener Erkrankungen im Bereich der Lunge und der oberen Atemwege, die die Lungenbelüftung (Ventilation) stören und beeinträchtigen können. Man kann zunächst zwischen obstruktiven, restriktiven und neuromuskulären Ventilationsstörungen unterscheiden.

Bei obstruktiven Erkrankungen sind die Atemwege verengt und es muss vor allem beim Ausatmen gegen einen erhöhten Widerstand geatmet werden. Die Atmung ist damit stark erschwert. Zu den obstruktiven Lungenerkrankungen zählen vor allem das Asthma bronchiale und die COPD (chronisch obstruktive pulmonare Erkrankung).

Restriktive Ventilationsstörungen beruhen hingegen auf einer herabgesetzten Dehnbarkeit des Lungengewebes. Dieser verringerten Dehnbarkeit können verschiedene Ursachen zugrunde liegen.

Die häufigsten sind:

• Krankhafte Veränderungen des Lungengewebes (Lungenfibrose)
• Flüssigkeitsansammlungen im Pleuraspalt (Pleuraerguss)
• Eine vorangegangene Lungenoperation mit daraus resultierender Narbenbildung
• Ein hoch stehendes Zwerchfell (Zwerchfellparese)

Liegen hingegen neuromuskuläre Störungen einer eingeschränkten Lungenfunktion zugrunde, beruhen diese meist auf Schädigungen der Nervensignalübertragung vom zentralen Atemzentrum im Gehirn zu den Muskeln der Atemorgane. Dies ist häufig bei Querschnittslähmungen der Fall.

Um genau zu überprüfen, welche Art einer Lungenfunktionsstörung vorliegt, und wie stark diese ausgeprägt ist, muss ein Lungenfunktionstest durchgeführt werden.

Diese Untersuchung sollte vor allem durchgeführt werden, wenn bei dem Betroffenen:

• Eine bisher ungeklärte Atemnot besteht
• Husten über mehrere Wochen hartnäckig anhält
• Auswurf beim Husten besteht
• Auffälligkeiten im Röntgenbild der Lunge auftreten
• Die Haut oder Schleimhäute sich bläulich verfärben (Zyanose), was auf eine Verringerung des Sauerstoffgehaltes im Blut hindeutet
• Eine Veränderung der Finger oder Fingernägel auffällt (Trommelschlegelfinger, Uhrglasnägel)
• In der Blutuntersuchung eine vermehrte Anzahl von roten Blutkörperchen (Polyglobulie) gesehen wird

Auch im Rahmen von Betriebs- oder Eignungsuntersuchungen, sowie in der Sportmedizin können Lungenfunktionsuntersuchungen zum Einsatz kommen. Zudem können derartige Untersuchungen zur Risikoabschätzung vor geplanten Operationen hilfreich sein.

Wie wird eine Lungenfunktionsuntersuchung durchgeführt?

Es existieren verschiedene Verfahren zur Messung und Beurteilung der Lungenfunktion. Die am häufigsten durchgeführte Lungenfunktionsmessung ist die so genannte Spirometrie. Hierbei atmet der Proband über ein Mundstück in ein Atemrohr ein und aus, wobei die Nase mit einem Klemme verschlossen wird. Mit einem Flusssensor kann dann der Luftstrom beim Ein- und Ausatmen gemessen werden. Neben der Ruheatmung wird bei der Spirometrie eine maximale Aus- und Einatmung gefordert.

Da hierbei ständig die Strömung der geatmeten Luft gemessen wird, lassen sich neben den Strömungswerten wie dem Peak Flow (Spitzenwert der Ausatmungsgeschwindigkeit, peak expiratory flow, PEF) und verschiedenen Stromstärken bei der Ausatmung (zum Beispiel maximal expiratory flow, MEF) auch Lungenvolumina wie Vitalkapazität (Volumen, das bei maximaler Einatmung maximal ausgeatmet werden kann), exspiratorisches Reservevolumen (Volumen, das nach normaler Ausatmung noch zusätzlich ausgeatmet werden kann) und Ruheatemzugvolumen (VT, auch TV = Tidal Volume) bestimmen.

Eine sehr beliebte Messgröße ist die Einsekundenkapazität (FEV1). So wird das Volumen bezeichnet, das nach maximaler Einatmung innerhalb einer Sekunde maximal ausgeatmet werden kann. Besonders bei chronischen Lungenleiden, wie beispielsweise dem Asthma bronchiale, hat die FEV1 als Verlaufsparameter eine große Bedeutung. Messwerte für die Einatmung haben dagegen nur untergeordnete Bedeutung.

Neben der schriftlichen Dokumentation der gemessenen Werte kann die Spirometrie auch graphisch dargestellt werden. Die häufigste Darstellung der Messwerte ist die Fluss-Volumen-Kurve. Der Fluss des Atemstroms (y-Achse) wird hier nicht gegen die Zeit, sondern gegen das ausgeatmete Volumen (x-Achse) aufgetragen. Mit dieser Darstellung lassen sich besonders leicht krankhafte Veränderungen sehen. Die graphische Darstellung der Spirometrie ist auch unerlässlich, um die Mitarbeit des Probanden bei der Messung zu bewerten.

Dies ist zugleich auch der größte Nachteil der Spirometrie. Diese Form der Lungenfunktionsmessung ist stark von der optimalen Mitarbeit der Probanden abhängig. Wenn die Patienten nicht mitarbeiten wollen, oder können (beispielsweise Kleinkinder), kann die Spirometrie nicht durchgeführt werden. Jedoch lässt sich aus der Graphik meist ablesen, ob die Messwerte nur aufgrund mangelnder Mitarbeit schlecht sind oder eine krankhafte Beeinträchtigung der Lungenfunktion besteht.

Eine weitere Methode der Lungenfunktionsmessung ist die Ganzkörperplethysmographie (Bodyplethysmographie) mit der Messung des Atemwegswiderstandes. Das Problem einer Widerstandsmessung der gesamten Atemwege ist, den Luftdruck in den Lungenbläschen zu bestimmen, der die gemessenen Luftströmung durch die Bronchien auslöst. Je höher dieser in den Lungenbläschen aufgebaute Druck sein muss, um eine bestimmte Strömung zu erzeugen, desto mehr muss man sich beim Atmen anstrengen und desto höher ist der Atemwegswiderstand (Resistance genannt).

Die Bodyplethysmographie wird in einer Kabine mit einem weitgehend abgeschlossenen Luftvolumen ausgeführt, dem Bodyplethysmographen. Sie sieht wie eine kleine Telefonzelle aus. Mit diesem abgeschlossenen Luftvolumen kann man aber eine Dehnung oder Kompression des Brustkorbes bestimmen. Der Drucksensor bestimmt die Änderung des Luftdruckes in der Kabine, der sich entgegengesetzt zur Änderung des Luftdruckes im Brustkorb und damit in den Lungenbläschen verhält.

Die Bestimmung der spezifischen Resistance ist somit weniger mitarbeitsabhängig als die Spirometrie, da der Proband nur ruhig in das Mundstück atmen muss. Da bei der Bodyplethysmographie das Luftvolumen in der Lunge bestimmt werden kann, ist die Erhebung weiterer Messgrößen möglich, zum Beispiel das maximal mögliche Luftvolumen in der Lunge (TLC) und das nicht ausatembare Restvolumen der Lunge (RV). Für diese Werte ist es aber notwendig, während der Messung auch eine Spirometrie durchzuführen. Dies wird in der Regel auch gemacht.

Es gibt daneben noch zwei weitere Möglichkeiten, den Atemwegswiderstand zu bestimmen. Dies sind zum einen die Oszillometrie (heute ausgeführt als Impulsoszillometrie) und zum anderen die Shuttermethode. Die Impulsoszillometrie kann den Widerstand mit Luftstößen in die Lunge feststellen. Die Shuttermethode beruht darauf, dass sich der Druck von den Alveolen bei kurzem Verschluss der Atemwege bis in den Mundraum ausgleicht, was bei krankhaft veränderten Atemwegen aber zunehmend schlechter funktioniert. Keine dieser Alternativmethoden kann jedoch das Lungenvolumen und damit die TLC und das Restvolumen (RV) bestimmen.

Neben den genannten Methoden ist noch der Bronchospasmolyse-Test zu erwähnen. Die so genannte Bronchospasmolyse ist eine Testmethode, bei der die Reversibilität der Atemwegsverengung (bronchiale Obstruktion) getestet werden kann. Hierzu wird untersucht, ob man beim Patienten durch Anwendung von Atemsprays eine Verringerung des Atemwegswiderstandes in der Lunge erzielen kann. Diese geht mit einer Zunahme der Einsekundenkapazität (FEV1) einher. Typischerweise ist die Obstruktion im Rahmen eines Asthma bronchiale reversibel, die Obstruktion bei einer chronisch obstruktiven Bronchitis ist hingegen fast nie vollkommen reversibel. Bei einer reversiblen Obstruktion vermindert sich durch den Bronchospasmolysetest ergänzend auch das bodyplethysmographisch primär messbar erhöhte Residualvolumen. Die Differenz wird als Volumen pulmonum auctum bezeichnet.