Spiroergometrie

Medizinische Expertise: Dr. med. Nonnenmacher
Qualitätssicherung: Dipl.-Biol. Elke Löbel, Dr. rer nat. Frank Meyer

Letzte Aktualisierung am: 13. November 2021

Dieser Artikel wurde unter Maßgabe medizinischer Fachliteratur und wissenschaftlicher Quellen geprüft.

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Die Spiroergometrie ist ein Diagnoseverfahren zur Messung des kardiopulmonalen Leistungsvermögens. Dazu werden die sogenannten Atemgase, Sauerstoff und Kohlendioxid, während einer definierten körperlichen Belastung gemessen. Das Verfahren hat besonders in der Lungenheilkunde und bei der Therapie- und Verlaufskontrolle hohe Bedeutung.

Was ist die Spiroergometrie?

Der Patient unterliegt bei der Spiroergometrie einer fortwährenden Belastung, beispielsweise auf einem Laufband, parallel dazu wird die Atmung mit einer eigens zu diesem Zweck entwickelten Maske kontrolliert.

Spiroergometrie ist ein zusammengesetzter Begriff aus den beiden Wörtern Spirometrie und Ergometrie. Das lateinische Wort Spiro bedeutet Atmen, Ergo stammt aus dem Griechischen und bedeutet Maß der Arbeit.

Der Patient unterliegt bei der Spiroergometrie einer fortwährenden Belastung, beispielsweise auf einem Laufband, parallel dazu wird die Atmung mit einer eigens zu diesem Zweck entwickelten Maske kontrolliert. Außerdem kann auch noch ein Elektrokardiogramm abgeleitet werden, in der Gesamtheit erlaubt die Spiroergometrie damit Rückschlüsse auf die Leistungsfähigkeit und die Reaktion von Stoffwechsel, Atmung, Herz und Kreislauf unter Belastung.

Die Höhe der Belastung bestimmt der Arzt, denn der Patient soll während des Manövers nicht durch eine zu hohe Belastung gesundheitlich gefährdet werden. Während einer Spiroergometrie, die auch unter den Namen Ergospirographie oder Ergospirometrie bekannt ist, werden fortlaufend bestimmte Parameter, also Messwerte, erhoben, die hohe Bedeutung für die Diagnose und den Verlauf besonders von Atemwegserkrankungen haben.

Funktion, Wirkung & Ziele

Während einer definierten Belastung, beispielsweise 10 Minuten Fahrradergometer bei 120 Watt, werden relevante kardiovaskuläre Parameter, wie Puls, Blutdruck oder EKG, mittels Körperelektroden, erfasst. Diese Parameter können in Echtzeit direkt vom Arzt gesichtet und ausgewertet werden. Die Spirometrie misst durch die Atemmaske pulmonale Parameter und lässt daher einen direkten Rückschluss auf die Lungenfunktion eines Probanden zu.

Durch diese Kombination von Spirometrie und Ergometrie kann also die aktuelle körperliche Leistungsfähigkeit eines Patienten sehr genau beschrieben werden. Bei speziellen Fragestellungen zur sportlichen Leistungsfähigkeit oder bei eingeschränkter Lungenfunktion können während einer Spiroergometrie auch Blutproben aus dem Ohrläppchen oder der Fingerbeere entnommen werden. Diese kapillaren Blutproben können dann auf Laktat oder Blutgase untersucht werden.

Bei chronischen Lungenerkrankungen, beispielsweise COPD, fällt der Sauerstoffgehalt des Blutes unter körperlicher Belastung meist signifikant ab. Die Spiroergometrie dient also auch der Verlaufskontrolle von Lungenkrankheiten oder der Therapiekontrolle. Während einer Spiroergometrie wird die Belastung in der Regel fortlaufend gesteigert, es geht also auch um die Beantwortung der Frage, welche Leistung maximal möglich ist. Die an der Leistungserbringung beteiligten Organe, insbesondere Lunge, Herz und Skelettmuskulatur, können während der Untersuchung in ihrem Zusammenspiel beurteilt werden.

Auch eine Perkussion oder Herzauskultation können während der Spiroergometrie vom Arzt vorgenommen werden. Das Manöver wird entweder auf dem Laufband oder einem Fahrradergometer durchgeführt. Die Leistungssteigerung erfolgt in zuvor gewählten Belastungsstufen. Durch die Atemmaske werden ausgeatmetes Kohlendioxid, CO2, sowie der Sauerstoffverbrauch gemessen. Die dabei erhobenen Parameter können mit einer Referenztabelle verglichen werden.

Typischerweise werden bei einer Spiroergometrie neben den Vitalparametern wie Puls und Blutdruck auch Atemfrequenz, Atemfluss sowie pulmonale Parameter wie Einsekundenkapazität und Vitalkapazität erfasst. Gerät der Patient an die Grenzen der Belastbarkeit, dann wird die sogenannte anaerobe Schwelle erreicht. Glucose wird dann vom Stoffwechsel nicht mehr vollständig verbrannt und es fällt Laktat als Stoffwechselprodukt an. Die Höhe des Lactatwertes gibt an der anaeroben Schwelle wertvolle Hinweise auf die muskuläre Ermüdbarkeit in Verbindung mit einem Sauerstoffdefizit bei Lungenerkrankungen.

Diese anaerobe Schwelle ist auch stets die individuelle Dauerleistungsgrenze eines Probanden. Durch körperliches Training kann die anaerobe Schwelle beeinflusst werden. Weicht die Leistungsfähigkeit eines Patienten signifikant von den Normalwerten seines Geschlechtes und seiner Altersgruppe ab, dann liegen dem pulmonale oder kardiale Ursachen oder eine Kombination von beidem zugrunde. Sauerstoffdefizite und damit vorzeitige Ermüdbarkeit bei der Spiroergometrie können aber auch ganz andere Ursachen haben, beispielsweise eine Anämie.

Risiken, Nebenwirkungen & Gefahren

Eine Spiroergometrie soll daher nur unter ärztlicher Aufsicht stattfinden. Die deutsche Gesellschaft für Lungenheilkunde hält verpflichtend das Vorhalten eines Notfallsets mit Adrenalin, Intubationsbesteck und Beatmungsmaske während einer Spiroergometrie für unverzichtbar. Bei pulmonal vorbelasteten Patienten, beispielsweise Asthmatiker oder Allergiker, kann es unter der Belastung auch zum Atemstillstand kommen. Durch die Möglichkeit der sofortigen therapeutischen Intervention werden die Folgen solcher Risiken und Nebenwirkungen im klinischen Alltag weitgehend minimiert.

Trotz der standardisierten Durchführung einer Spiroergometrie ist das Verfahren keineswegs frei von möglichen Messfehlern. Insbesondere die häufig auftretende Hyperventilation wird als erhebliche Fehlerquelle angesehen. Schon das Anlegen der Atemmaske kann bei manchen Patienten zu einer psychisch ausgelösten Hyperventilation führen. In der sich anschließenden Leistungsdiagnostik kann dies zu verfälschten Ergebnissen bei der respiratorischen Kompensation führen.

Sämtliche Geräteteile, also Atemmaske oder Schläuche, werden wiederverwendet und müssen daher sorgfältigst gereinigt und sterilisiert werden. Bei Vernachlässigung hygienischer Vorgaben zur Gerätereinigung können sich sonst unbemerkt Keimreservoirs bilden, die für die Patienten ein potentielles Ansteckungsrisiko bedeuten.

Quellen

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