Spirometer

Funktionelles Grundprinzip eines Spirometers

Darstellung Spirometer

Ein Spirometer ist ein medizinisches Gerät zur Messung des ein- bzw. ausgeatmeten Luftvolumens, Atemvolumen genannt, sowie des Luftvolumenstroms und dessen zeitlicher Änderung. Es wird in der Spirometrie zur Überprüfung der Lungenfunktion bzw. der Vitalkapazität eingesetzt. Die Spirometrie ist die am häufigsten durchgeführte Untersuchung in der Pneumologie.

Geschichte

Bei den ersten Spirometern wurde eine gasgefüllte Glocke auf einem mit Flüssigkeit gefüllten und abgedichteten Kolben platziert. Der Patient atmete durch ein Rohr die Luft aus der Glocke ein und aus, wodurch sich das Gasvolumen innerhalb der Glocke änderte und diese durch die Druckunterschiede bei Ausatmen auf (siehe Abb. roter Pfeil) und beim Einatmen abwärts bewegt wurde (grüner Pfeil). Diese Bewegungen ließen sich mit einer geeigneten Aufzeichnungsvorrichtung wie etwa einem Kymographen als Verlaufskurve grafisch dokumentieren. Durch eine Kalibrierung, wie zum Beispiel der Verwendung von genau einem Liter Luft in der Glocke, ließen sich die Lungenvolumina und deren zeitlicher Verlauf berechnen.

Ferner lässt sich durch Kalk die einströmende Atemluft vom Kohlendioxid befreien, wodurch das Volumen der Glocke proportional zum verbrauchten Sauerstoff des Versuchsteilnehmers reduziert wird. Anschließend lässt sich über die indirekte Kalorimetrie der verbrauchte Sauerstoff in die vom Organismus umgesetzte Energie umrechnen.

Aktuelle Spirometer

Ein tragbares Spirometer mit Pneumotachograph

Heutzutage wird das Volumen nur noch indirekt gemessen. Das Volumen wird über die Messung der Flussgeschwindigkeit im Atemrohr aufintegriert. Gängige Messverfahren sind heute Turbine, Pneumotachograph und Ultraschall:

• Der Vorteil einer Turbine ist der günstige Preis. Hier wird das Volumen aus den Drehzahlen einer Turbine im Atemrohr ermittelt, allerdings ist die Messung teilweise ungenau, da sich die Turbine erst ab einem gewissen Luftstrom zu drehen beginnt oder bei sehr guter Lagerung nach Ende noch minimal nachdreht.
• Ein Pneumotachograph bestimmt die Flussgeschwindigkeit über Druckunterschiede im Atemrohr bei der Durchströmung von Lamellen. Er ist anfangs sehr genau, verliert aufgrund von Verschmutzung der Lamellen durch die Feuchtigkeit der Atemluft allerdings an Präzision. Auf eine regelmäßige Säuberung bzw. Austausch der Lamellen muss geachtet werden.^[1]
• Bei der Verwendung von Ultraschall wird der Laufzeitunterschied zweier Ultraschallstrecken ausgewertet, wobei eine mit und eine gegen den Luftstrom gerichtet ist. Diese Methode ist am genauesten und erfordert keine Kalibrierung des Geräts, da alle Einflußfaktoren für beide Meßstrecken gleich sind und sich so bei der Messung aufheben. Die Beschaffung der Technik ist aber in der Regel teuerer als bei den anderen beschriebenen Methoden.^[2]

Siehe auch

• Spirometrie
• Lungenfunktion

Literatur

• Elias von Cyon: Spirometrie und Pneumometrie, In: Ders.: Methodik der Physiologischen Experimente und Vivisectionen, S. 213. Giessen, St. Petersburg: Ricker, 1876 (online verfügbar: Text, Abbildungen zum Artikel: Tafel 27, Tafel 28, Legende zu den Tafeln)

Einzelnachweise