Spirometer 1846 – Ein Zugang zum Verständnis von Atemwegserkrankungen

Es gibt ein altes Sanskrit-Sprichwort, das Menschen, die heute meditieren, häufig verwenden: „Atem ist Leben, und wenn du gut atmest, lebst du lange auf dieser Welt.“

Auch Wissenschaftler interessieren sich seit Langem dafür, Atmung und Lungenkapazität zu messen, um die menschliche Gesundheit zu beurteilen. 1846 veröffentlichte der englische Chirurg John Hutchinson, der sich mit Tuberkulose befasste, eine Arbeit über die Lungenkapazität von mehr als 2000 Menschen. Er kam zu dem Schluss, dass das Luftvolumen, das sich aus vollständig gefüllten Lungen gewaltsam ausatmen lässt, ein Hinweis auf das Risiko eines frühen Todes ist (ein Befund, der in vielen modernen Studien bestätigt wurde). Außerdem stellte er fest, dass die Lungenkapazität bei Erwachsenen im Allgemeinen mit zunehmendem Alter abnimmt.

Hutchinson baute für seine Messungen einen in Wasser getauchten, kalibrierten glockenförmigen Körper in ein Rohr ein, der die hineingeblasene Luft auffing. Auf diese Weise erfand er das Spirometer. Er untersuchte ein breites Spektrum von Probanden, von Ringern über kleinwüchsige Menschen bis hin zu Leichen. Er versuchte, die Lungen von Leichen mit möglichst viel Luft zu füllen, und maß das Luftvolumen, das bei der elastischen Rückstellung des Brustkorbs aus den Lungen entwich.

Heute messen Ärzte die Lungenfunktion mit modernen Versionen von Hutchinsons Spirometer. Dabei werden das höchste Luftvolumen und die größte Strömungsgeschwindigkeit geprüft, die sich nach tiefem Einatmen durch möglichst kräftiges Ausatmen erreichen lassen. Eine grafische Darstellung des ausgeatmeten Volumens über die Zeit (beispielsweise bei einer forcierten Ausatmung über sechs Sekunden) wird zur Beurteilung folgender Erkrankungen verwendet:

• Lungenkrebs
• Herzinfarkt
• COPD (chronisch obstruktive Lungenerkrankung infolge verengter Atemwege, zum Beispiel durch chronische Bronchitis und Emphysem)
• Asthma
• Mukoviszidose (Verlegung der Atemwege durch Schleimpfropfen) 
• Lungenfibrose (übermäßige Bildung von fibrösem Bindegewebe in der Lunge)

Hutchinson war nicht der Erste, der die menschliche Lungenkapazität untersuchte. Seine Tausenden klinischen Messungen mit dem neuen Gerät führten jedoch dazu, dass er als Erfinder des Spirometers anerkannt wurde.

Wie werden die Ergebnisse einer Spirometrie beziehungsweise Lungenfunktionsprüfung interpretiert?

Die Spirometrie ist eine medizinische Untersuchung zur Beurteilung der Lungenfunktion. Sie misst die maximale Atemkapazität, die Geschwindigkeit des Ein- und Ausatmens sowie weitere Atemparameter. Die Ergebnisse werden anhand einer Reihe von Messwerten interpretiert. Allgemein können Spirometrieergebnisse folgendermaßen eingeordnet werden:

1. Atemzugvolumen (VT): Es bezeichnet das Luftvolumen, das bei einem normalen Atemzug in die Lungen hinein- und wieder herausströmt. Ein normales Atemzugvolumen liegt in der Regel bei 500-800 ml. Ein niedrigerer Wert kann darauf hindeuten, dass die Luft in den Lungen nicht ausreichend ausgetauscht wird oder die Atemfunktion eingeschränkt ist.
2. Forciertes Ausatemvolumen in der ersten Sekunde (FEV1): Es bezeichnet das Luftvolumen, das nach maximaler Einatmung in der ersten Sekunde ausgeatmet wird. Die am Ende der ersten Sekunde ausgeatmete Luftmenge spiegelt gewöhnlich die Ausatemkapazität der Lungen wider. Normalerweise sollte FEV1 mindestens 70-80% des Basiswerts betragen. Ein niedrigerer Wert kann auf einen eingeschränkten Luftstrom oder eine Obstruktion in den Lungen hinweisen.
3. Basiswert (FVC): Er bezeichnet die Differenz zwischen maximaler Einatmung und maximaler Ausatmung. Der Basiswert hängt normalerweise von Alter, Geschlecht und Körpergröße ab. Der FVC-Wert spiegelt die Gesamtkapazität der Lungen wider. Ein niedrigerer FVC-Wert kann auf eine Einschränkung der Lungen oder einen begrenzten Luftaustausch hindeuten.
4. Forciertes Ausatemvolumen in der zweiten Sekunde (FEV2): Es bezeichnet das Luftvolumen, das nach maximaler Einatmung in der zweiten Sekunde ausgeatmet wird. FEV2 beschreibt die Ausströmgeschwindigkeit der Luft aus den Lungen und wird meist im Vergleich mit FEV1 interpretiert. Das Verhältnis FEV1/FVC wird zur Beurteilung obstruktiver Atemstörungen genutzt.

Spirometrieergebnisse werden in der Regel von einem Facharzt für Atemwegserkrankungen oder einem Pneumologen beurteilt. Die Normalwerte können je nach Alter, Geschlecht, Körpergröße und weiteren gesundheitlichen Faktoren einer Person variieren.

Erläuterung der Artikelabbildung: Eine Zeichnung zur Anwendung des Spirometers

Im Artikel erwähnte historische Persönlichkeiten: John Hutchinson (1811–1861)

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