Related Testing

Das Luftvolumen, aus dem sich die TLC zusammensetzt, kann durch direkte Messung der Lungenvolumina in verschiedenen Phasen des Atemzyklus und durch Messung des verbleibenden Luftvolumens in der Lunge nach maximaler Ausatmung berechnet werden. Diese Beziehung wird als Gesamtlungenkapazität berechnet, die der Summe aus funktioneller Residualkapazität und Inspirationskapazität entspricht, oder als Gleichung: TLC = FRC + IC. Die FRC ist nur durch Plethysmographie, Stickstoffgasauswaschung, Heliumgasverdünnung oder mit Hilfe der Computertomographie (CT) messbar. Nach der Messung des FRC-Gasvolumens und der Bestimmung des RV können die folgenden zusätzlichen Gleichungen zur Berechnung des TLC, der Summe der vier Lungenvolumina, verwendet werden: TLC = RV + ERV + IRV + TV oder die Summe der Vitalkapazität und des Residualvolumens: TLC = VC + RV.

Plethysmographie

Mit der Plethysmographie werden die Druckänderungen in einer Kammer mit konstanter Temperatur und konstantem Volumen gemessen. Bei diesem Test muss der Patient verschiedene Atemmanöver in einer luftdichten Kammer durchführen, während er durch ein Spirometer oder einen Pneumotachographen atmet. Während der Atemübungen kommt es durch die Expansion und den Kollaps der Brustwand zu Druckveränderungen in der Kammer, die von einem Messwertgeber in der Kammer gemessen werden. Diese Druckänderungen in verschiedenen Phasen des Atemzyklus werden dann analysiert, um die FRC zu berechnen, wenn sie mit den Ergebnissen der Spirometrie verglichen werden. Das der Berechnung der FRC durch Plethysmographie zugrunde liegende Prinzip beruht auf dem Boyle’schen Gesetz, das besagt, dass zwischen dem Volumen und dem Druck eines Gases eine umgekehrte Beziehung besteht, wenn die Temperatur dieses Gases konstant bleibt. Die Gleichung des Boyle’schen Gesetzes für Gase: P1V1 = P2V2 wird auf die Plethysmographie angewandt, da der anfängliche Druck in der Kammer, multipliziert mit dem anfänglichen Volumen in der Kammer, gleich dem Druck am Ende einer Brustkorbausdehnung, multipliziert mit dem Volumen in der Kammer am Ende der Brustkorbausdehnung, ist. Die Plethysmographie ist der Goldstandard und der genaueste Test zur Messung des Lungenvolumens. Wird die Plethysmographie bei Patienten mit obstruktiver Lungenerkrankung angewandt, kann der TLC überschätzt werden.

Heliumgasverdünnung

Bei der Heliumgasverdünnungsmethode wird Heliumgas, ein von den Lungenbläschen nicht resorbierbares Gas, zur Messung des FRC-Lungenvolumens bei Patienten verwendet. Bei diesem Test atmet der Patient zunächst ein Heliumgasgemisch in bekannter Menge und Konzentration aus einer Spirometriekammer durch einen am Mund des Patienten befestigten Schlauch ein. Während dieser Zeit gleicht sich die Heliumkonzentration in der Kammer an die Heliumkonzentration in der Lunge an, und der Test ist beendet, wenn die Veränderung der Gaskonzentration weniger als 0,02 % beträgt. Die FRC wird berechnet, indem man davon ausgeht, dass die Heliumgaskonzentration zu Beginn des Tests der gleichen Gaskonzentration am Ende des Tests entspricht, basierend auf dem Gesetz der Erhaltung der Masse. Die Gleichung, die zur Lösung der FRC bei der Heliumgasverdünnung verwendet wird, besagt dann, dass die FRC des Heliumgases gleich dem bekannten Volumen des im Test verwendeten Gases multipliziert mit der Differenz zwischen dem anfänglichen Anteil des Heliumgases und dem endgültigen Anteil des Heliumgases am Ende des Tests ist. Dieses Ergebnis wird dann durch den endgültigen Anteil des Heliumgases am Ende der Prüfung oder wie in dieser Gleichung beschrieben geteilt: FRC = V1(FHe1-FHe2) / FHe2. Helium- und Stickstoffgasverdünnungsmethoden können bei Patienten mit Atemwegsobstruktion geringere Lungenvolumina oder TLC messen; dies liegt daran, dass beide Tests nicht in der Lage sind, schlecht belüftete Bereiche der Lunge zu messen.

Stickstoffgasauswaschung

Eine Stickstoffauswaschungsmethode ist ebenfalls eine Form einer Gasverdünnungstechnik, die zur Messung der FRC verwendet wird, um die TLC zu berechnen, indem einem Patienten 100 % Sauerstoff gegeben wird, um Stickstoffgas aus der Lunge zu entfernen. Bei diesem Test muss der Patient durch ein Mundstück atmen, das zwei Einwegventile hat: ein Ventil, mit dem der Patient 100 % Sauerstoff einatmen kann, und ein zweites Ventil, mit dem der Patient Atemzüge in einen Pneumotachographen ausatmen kann, der die Stickstoffgaskonzentration und das Volumen der ausgeatmeten Luft misst. Der Test beginnt mit dem Verschließen der Nasenlöcher des Patienten, gefolgt von Tidalatmungen über 1 Minute; anschließend erhält der Patient bei der Endausatmung 100 % Sauerstoff. Dieser Test dauert etwa 7 Minuten, da dies die geschätzte Zeit für den Abschluss der Stickstoffauswaschung aus der Lunge ist, oder der Test wird abgebrochen, nachdem die Stickstoffgaskonzentration auf weniger als 1,5 % gefallen ist. Die Stickstoffauswaschung funktioniert aus den folgenden zwei Gründen: 1) Stickstoffgas macht etwa 78 % der Gase in unserer Atmosphäre aus, und nur sehr geringe Mengen von Stickstoffgas können durch die Lungenbläschen diffundieren und sich im Blut lösen. 2) Das Volumen des aus der Lunge ausgewaschenen Stickstoffgases entspricht dem ursprünglichen Stickstoffvolumen in der Lunge. Daher kann die FRC berechnet werden, indem die Differenz zwischen dem Volumen des ausgewaschenen Stickstoffs und der Stickstoffgasausscheidung des Gewebes durch die Differenz zwischen der anfänglichen und der endgültigen Stickstoffgaskonzentration geteilt wird, oder durch die Gleichung: FRC Stickstoffgas = (ausgewaschenes Stickstoffgas) – (Stickstoffgas-Gewebeausscheidung) / anfängliche – endgültige Stickstoffgas-Lungenkonzentration. Der Stickstoffgasauswaschungstest ist nach wie vor ein einfacher und leichter Test für Patienten, die Schwierigkeiten mit der Durchführung der Plethysmographie haben. Bei Patienten mit obstruktiver Lungenerkrankung, die sich einer Stickstoffgasauswaschung unterziehen, wurde festgestellt, dass die Messungen des Lungenvolumens und der TLC zu

Computertomographie (CT)

Die Computertomographie des Brustkorbs ist eine Methode, die den Einsatz radiologischer Bildgebung zur Berechnung des Lungenvolumens erfordert. Bei dieser Untersuchung muss der Patient in Rückenlage die Luft anhalten, um eine Computertomographie des Brustkorbs zu erhalten. Nach Abschluss der CT-Untersuchung des Brustkorbs wird der TLC berechnet, indem die Gesamtsumme der axialen Querschnittsfläche jedes Bildes mit der Dicke der Schicht multipliziert wird. Die Verwendung der CT zur Messung des Lungenvolumens bei Patienten mit normaler Lungenfunktionsprüfung und restriktiver Lungenerkrankung (aufgrund von Brustwanddefekten, Lungenfehlern oder Pleuraerkrankungen) ergab ähnliche FRC-, RV- und TLC-Werte im Vergleich zu den Lungenvolumina, die mittels Plethysmographie und sowohl mit Helium- als auch mit Stickstoffverdünnungstechniken gemessen wurden. Bei Patienten mit obstruktiver Lungenerkrankung liefern Plethysmographie und CT ähnliche Messungen des Lungenvolumens, während Gasverdünnungstechniken mit Heliumgas bei obstruktiver Lungenerkrankung das Lungenvolumen im Vergleich zu CT-Messungen unterschätzen. Die CT-Methode zur Messung des Lungenvolumens wird in der klinischen Praxis nicht häufig verwendet, da diese Methode nach wie vor teuer ist und die Patienten unnötiger Strahlung aussetzt.

Spirometrie

Die Spirometrie ist ein in der klinischen Praxis häufig verwendeter Test zur Beurteilung der Lungenfunktion und zur Diagnose von Lungenerkrankungen durch Messung des forcierten Ausatmungsvolumens in einer Sekunde (FEV1) und der forcierten Vitalkapazität (FVC). Die Verwendung der Spirometrie allein wird oft als Test zur Berechnung der TLC missverstanden, obwohl dieser Test in Wirklichkeit nicht das RV, das verbleibende Luftvolumen in der Lunge nach maximaler Ausatmung, messen kann. Außerdem sollte die Spirometrie zur Berechnung der TLC mit Plethysmographie, Gasverdünnung, Gasauswaschung oder Röntgenaufnahmen zur Schätzung des RV kombiniert werden.