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Bitte verwenden Sie diesen Link, wenn Sie dieses Dokument zitieren oder verlinken wollen: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:9-001659-5

Zur Wertigkeit der Spiroergometrie bei der Charakterisierung und Schweregradbeurteilung von Patienten mit chronisch obstruktiver Lungenerkrankung (COPD)

  • Zusammenfassung Die chronisch obstruktive Lungenerkrankung (COPD) ist eine komplexe und sehr heterogene Erkrankung mit vielfältigen klinischen Phänotypen. Die Belastungsintoleranz als ein Kardinalsymptom der COPD resultiert aus individuell unterschiedlichen Störungen der Ventilation, des Gasaustausches, der Zirkulation und der Muskelfunktion. Die Komplexität der COPD kann mit den spirometrischen Ruhemessungen nicht adäquat abgebildet werden. Die Spiroergometrie gilt als Goldstandard für die Evaluation der körperlichen Belastbarkeit und der Ursachen von Belastungslimitierungen. Das Ziel der vorliegenden Untersuchungen war es zu beurteilen, ob die Spiroergometrie relevante funktionelle und prognostische Informationen bei Patienten mit mittelschwerer, schwerer und sehr schwerer COPD liefern kann. 64 COPD-Patienten der Stadien II, III und IV der GOLD-Klassifikation wurden mittels Spirometrie, Bodyplethysmographie, Messung der Diffusionskapazität mit der single breath-Methode, Blutgasanalyse, MMRC-Dyspnoeskala, Echokardiographie, 6-Minuten-Gehtest und Spiroergometrie (symptomlimitierte Fahrradbelastung) mit dem Rampenprotokoll der SHIP-Studie (Koch et al. 2009) untersucht. Alle Untersuchungen wurden auf der Grundlage gültiger nationaler und internationaler Leitlinien durchgeführt. Die Spiroergometrie erlaubte bei allen Patienten eine valide Erfassung der Belastbarkeit und der belastungslimitierenden Mechanismen. Es wurden keine Kriterien registriert, die einen Belastungsabbruch vor Eintreten einer Ausbelastungssituation erforderlich machten. Bei jedem Patienten wurden ein oder mehrere definierte Ausbelastungskriterien objektiviert: Sehr starke Luftnot/muskuläre Erschöpfung (CR10-Borg-Skala ≥ 8) bei 96,9 %, erschöpfte Atemreserve (BR < 20 % MVV35) bei 84,4 %, CO2-Atemäquivalent > 38 bei 35,9 %, Sauerstoffpulsplateau bei 23,4 %, erschöpfte Herzfrequenzreserve bei 18,8 % und Gas-austauschquotient ≥ 1,11 bei 12,5 %. Die Spitzensauerstoffaufnahme in Bezug zum Sollwert (peak VO2 % Soll) nahm signifikant mit zunehmendem Schweregrad der COPD ab (p < 0,001). Daneben war eine ausgeprägte Variabilität der peak VO2 % Soll-Werte bei gegebenem Grad der Atemwegsobstruktion zu beobachten. Mit Hilfe des „Ludwigshafen-Schemas“ (Löllgen et al. 2010) und des mBODE-Index (Cote et al. 2008) konnten klinisch und prognostisch bedeutsame Unterschiede der Spitzensauerstoffaufnahme innerhalb aller GOLD-Stadien nachgewiesen werden. Die gleiche prognostische Variabilität fand sich bei GOLD III- und IV-Patienten bei Verwendung des klassischen BODE-Index (Celli et al. 2004). Darüber hinaus erlaubte die Spiroergometrie eine subtile funktionelle Charakterisierung aller COPD-Patienten. Es konnte eine ganze Reihe verschiedener atemfunktioneller Muster verifiziert werden: - Exspiratorische Flusslimitation mit oder ohne ventilatorische Limitation (Atem-reserve < 20 % MVV35) - Exspiratorische Flusslimitierung mit oder ohne dynamische Lungenüberblähung - Nachweis oder Ausschluss einer Gasaustauschstörung - Sauerstoffaufnahmestörung mit oder ohne arterielle Hypoxämie - Kombinierte Sauerstoffaufnahme- und Kohlendioxidabgabestörung - Nachweis einer Atemeffizienzstörung - Ventilations-/Perfusionsstörung in PH-Konstellation (VE/VCO2 an AT > 40 und PETCO2 an AT < 30 mmHg) - Erniedrigter Sauerstoffpuls mit oder ohne frühzeitiges Sauerstoffpulsplateau Schlussfolgerungen: In einer pneumologischen Praxis können COPD-Patienten der GOLD-Stadien II, III und IV sicher und effektiv mittels Spiroergometrie untersucht werden. Die Spiroergometrie ermöglicht die Bestimmung der körperlichen Belastbarkeit als Marker des Schweregrades und der mortalitätsbezogenen Prognose des COPD-Patienten sowie die Charakterisierung individueller atemfunktioneller Muster unter Belastung. Diese Informationen können dazu beitragen, die Patienten verschiedenen klinischen und prognostischen Subgruppen zuzuordnen und damit das Management der COPD individueller und effektiver zu gestalten.
  • Summary Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is a complex and very heterogeneous disease with multiple clinical phenotypes. Exertional intolerance as a main symptom of COPD results from individual different alterations in pulmonary ventilation, gas exchange, circulation and muscular function. COPD complexity is not adequately described with resting spirometric measurements. Cardiopulmonary exercise testing (CPET) is regarded as the gold standard assessment for evaluating exercise capacity and the causes of exercise limitation. The aim of the present investigations was to evaluate whether CPET can provide valuable functional and prognostic information in patients with moderate, severe and very severe COPD. 64 COPD patients stages II, III and IV according to the GOLD classification were examined by means of spirometry, body plethysmography, measurement of the diffusion capacity by the single-breath method, blood-gas analysis, MMRC dyspnea scale, echocardiography, six min walk test and symptom-limited exercise testing (cycle ergometer) with the ramp protocol of the SHIP study (Koch et al. 2009). All examinations were performed according to recognized national and international guidelines. CPET allowed a valid evaluation of exercise capacity and the mechanisms limiting exercise tolerance in all patients. There were no indications for terminating the exercise test before achieving the truly maximal effort. We have found one or more definite criteria of maximal effort in each patient: Rating of perceived exertion ≥ 8 on the 10-point Borg scale (96,9 %), breathing reserve < 20 % MVV35 (84,4 %), VE/VCO2 > 38 (35,9 %), oxygen pulse plateau (23,4 %), heart rate reserve < 10/min (18,8 %) and peak expiratory exchange ratio (VCO2/ VO2) ≥ 1,11 (12,5 %). There was a significant decrease of predicted peak oxygen uptake (peak VO2 % predicted) with increasing GOLD stage of COPD (p < 0,001). On the other hand we have observed a marked variability of peak VO2 % predicted for a given degree of airflow obstruction. By means of the “Ludwigshafen-Schema” (Löllgen et al. 2010) and the mBODE-Index (Cote et al. 2008) we have proven important clinical and prognostic differences of peak oxygen uptake in each GOLD stage. The same prognostic variability we have found in GOLD III and IV stage patients by means the original BODE-Index (Celli et al. 2004). Furthermore CPET analyses allowed a subtle functional evaluation in all COPD patients. We have found a spectrum of exercise response patterns showing characteristic differences: - Expiratory flow limitation with or without ventilatory limitation (breathing reserve < 20 % MVV35) - Expiratory flow limitation with or without dynamic hyperinflation - Normal or abnormal pulmonary gas exchange - Abnormal oxygen uptake with or without hypoxemia - Abnormal oxygen uptake in combination with abnormal carbon dioxide output - Inefficiency of ventilation (abnormal VE/ VCO2) - VA/Qc- mismatching in PH-constellation (VE/VCO2 an AT > 40 und PETCO2 an AT < 30 mmHg) - Reduced oxygen pulse with or without early plateau effect Conclusions: In pulmonary practice COPD patients stages II, III and IV (GOLD) can be examined safely and effectively by means of cardiopulmonary exercise testing. CPET is useful to determine the exercise capacity as a marker of disease severity and a predictor of mortality in patients with COPD and to characterize the individual exercise response patterns. This information can help to classify the patients into different clinical and prognostic subgroups for a more individual and effective management of COPD.

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Metadaten
Author: Andreas Mühle
URN:urn:nbn:de:gbv:9-001659-5
Title Additional (English):For the significance of cardiopulmonary exercise testing in the characterization and severity assessment of patients with chronic obstructive pulmonary disease (COPD)
Advisor:Prof. Dr. Ralf Ewert
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2013/12/05
Granting Institution:Ernst-Moritz-Arndt-Universität, Universitätsmedizin (bis 31.05.2018)
Date of final exam:2013/11/28
Release Date:2013/12/05
GND Keyword:COPD, Spiroergometrie
Faculties:Universitätsmedizin / Klinik und Poliklinik für Innere Medizin
DDC class:600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 610 Medizin und Gesundheit