Plethysmograph

Medizinische Expertise: Dr. med. Nonnenmacher
Qualitätssicherung: Dipl.-Biol. Elke Löbel, Dr. rer nat. Frank Meyer
Letzte Aktualisierung am: 24. März 2024
Dieser Artikel wurde unter Maßgabe medizinischer Fachliteratur und wissenschaftlicher Quellen geprüft.

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Ein Plethysmograph ist ein Gerät, das die Medizin für die Messung von Volumenschwankungen nutzt. Je nach Art der Plethysmographie kann sie das Volumen der Blutgefäße in Armen und Beinen, der Lungen oder des Fingers berechnen. Darüber hinaus eignet sich dieses Verfahren zur Ermittlung des Fingervolumens (Puls) und des Erektionsgrads bei Männern. Vor allem in der Pneumologie verhilft der Plethysmograph zu Erkenntnissen über den individuellen Patienten, die mit anderen Methoden in der Regel nicht messbar sind.

Inhaltsverzeichnis

Was ist ein Plethysmograph?

Der Plethysmograph misst Volumenschwankungen in verschiedenen Körperteilen, wobei sich die Untersuchung jeweils auf ein Körperteil fokussiert. Die Verschlussplethysmografie, die Luftverdrängungsplethysmographie sowie die Bodyplethysmographie scheinen dabei die drei häufigsten Formen der Plethysmographie darzustellen.

Zur Ermittlung des Volumens ermittelt der Plethysmograph die Füllmenge eines verdrängten anderen Stoffs. Dabei handelt es sich in der Regel um Luft oder Wasser. Häufige Anwendungsgebiete sind Untersuchungen der Lunge und Körperfettmessungen.

Formen, Arten & Typen

Plethysmographen lassen sich in unterschiedliche Typen einteilen. Die Einteilung hängt davon ab, welches Kriterium als Merkmal zur Differenzierung herangezogen wird. Eine grundsätzliche Unterscheidung ist beispielsweise anhand des Mediums möglich, dessen Verdrängung der Plethysmograph erfasst. Theoretisch sind viele unterschiedliche Stoffe denkbar, die diese Funktion erfüllen können – tatsächlich handelt es sich dabei jedoch vor allem um die Entscheidung zwischen Wasser und Luft. Dementsprechend messen Wasser-Plethysmographen das Ausmaß der Verdrängung anhand der Wassermenge und Luft-Plethysmographen ermitteln die verdrängte Luft, beispielsweise aus einer versiegelten Kammer, in der der Patient während der Untersuchung sitzt.

Eine andere Unterscheidung ist anhand der Funktionen bzw. Anwendungsgebiete möglich. Die Verschlussplethysmographie beschäftigt sich mit der Durchblutung von Arterien und Venen und kann unter günstigen Bedingungen feststellen, ob eine Verengung oder ein Verschluss des Blutgefäßes vorliegt. Diese Untersuchung können Ärzte an Beinen und/oder Armen eines Patienten durchführen.

Die Luftverdrängungs-Plethysmographie beschäftigt sich hingegen vor allem mit der Ermittlung des Körperfettgehalts eines Menschen. Dieser gilt im Allgemeinen als wichtiger Indikator für die Gesundheit. Im Gegensatz zur bloßen Bestimmung des Gewichts erlaubt eine möglichst genaue Körperfett-Messung bessere Schlüsse hinsichtlich möglicher Gesundheitsrisiken infolge von Übergewicht oder anderen klinisch relevanten Zuständen. Manche Personen bezeichnen das Messverfahren der Luftverdrängungs-Plethysmographie auch als Densitometrie (Dichtemessung).

Eine dritte Form der Volumenmessung ist die Bodyplethysmographie. Dabei handelt es sich um eine Methode, die vor allem in der Lungenheilkunde (Pneumologie) Anwendung findet. Sie kann verschiedene Ziele verfolgen und zu einem besseren Verständnis hinsichtlich individueller Parameter wie Atemwiderstand, (totales) Lungenvolumen oder Residualvolumen führen. Das Residualvolumen entspricht jener Luftmenge, die nach dem Ausatmen noch in den beiden Lungenflügeln verleibt.

Andere Formen der Plethysmographie sind seltener, wie etwa die penile Plethysmographie oder Phallometrie, die beispielsweise bei der Diagnostik erektiler Störungen zum Einsatz kommen kann oder wie die Fingerplethysmographie, die zu Erkenntnissen über kardiovaskuläre Zustände verhelfen kann.

Aufbau & Funktionsweise

Im Allgemeinen basiert die Funktionsweise des Plethysmographen auf einem einfachen Prinzip, das bereits seit der Antike bekannt ist. Ein griechischer Philosoph soll einer historischen Anekdote zufolge im Bad auf die Lösung eines Problems gekommen sein. Er war vom Herrscher beauftragt worden, herauszufinden, ob eine Krone tatsächlich aus purem Gold bestand. Als der Philosoph sich in seinen Badezuber sinken ließ, beobachtete er, wie sein Körper das Wasser verdrängte. Er schloss daraus folgerichtig, dass sich anhand des verdrängten Volumens messen lässt, wie groß das Volumen eines Objektes ist. Der Überlieferung zufolge stürzte er sich darauf nackt und freudestrahlend auf die Straße, um „Heureka!“ („Ich habe es gefunden“) zu rufen und damit seine Entdeckung zu feiern.

Ein Plethysmograph funktioniert nach dem gleichen Grundprinzip. Statt verdrängtes Wasser zu messen zieht das Gerät in den meisten Fällen das verdrängte Luftvolumen heran. Natürlich sind moderne Plethysmographen keine Badezuber, sondern in der Regel Kammern, in denen der Patient Platz nimmt. Die Wasser-Plethysmographie stellt in einer zeitgemäßen Form jedoch neben der Luft-Plethysmographie immer noch eine ernstzunehmende Option dar.

Bei der Verschlussplethysmographie können Ärzte nicht nur eine der beschriebenen Vorgehensweisen nutzen, sondern alternativ auch auf die Bestimmung des Volumens mittels Dehnungsmessstreifen zurückgreifen. In der Regel handelt es sich bei ihnen um Quecksilber-Dehnungsmessstreifen. Sie sind auch in der Architektur bzw. im Bauwesen verbreitet, um zum Beispiel Materialschwankungen und -veränderungen erkennen zu können.

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Medizinischer & gesundheitlicher Nutzen

Der Nutzen der Plethysmographen zeigt sich in verschiedenen medizinischen Bereichen. Zum Beispiel ermöglicht die Körperfettmesssung eine annähernd genaue Messung der Körperkomposition. Das Verfahren stellt somit eine Alternative zu anderen Verfahren dar, die sich als sehr viel aufwändiger gestalten können.

Auch die Pneumologie profitiert in besonderem Maße von Erkenntnissen, die sie dem Plethysmographen zu verdanken hat. Ärzte können damit unter anderen das Lungen- und Restvolumen sowie den Atemwiderstand bestimmen, über die sonst nur schwer genaue Daten erfassbar sind. Damit kann der Plethysmograph auch bei der Diagnose und Kontrolle von Lungenerkrankungen wie COPD eine Rolle spielen. COPD (Chronic Obstructive Pulmonary Disease) kann verschiedene Formen annehmen, die alle durch einen fortschreitend verschlechterten Luftstrom gekennzeichnet sind.

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