Kardiopulmonale Funktionsdiagnostik - BD · Seite 2 Sonderausgabe Ergospirometrie Editorial Die Ergospirometrie hat in den letzten Jahren mehr und mehr an Bedeutung gewonnen und sich

Januar 2017

DIAGNOSTIKGRUNDLAGENINFORMATIONEN

SONDERINFO

KardiopulmonaleFunktionsdiagnostik

Seite 2 Sonderausgabe Ergospirometrie

Editorial

Die Ergospirometrie hat in den letzten Jahren mehr und mehr

an Bedeutung gewonnen und sich inzwischen als wertvolle

Differentialdiagnostik in der Kardiologie, Pneumologie oder

auch der Sportmedizin etabliert. Weiterhin ist sie auch in

vielen weiteren Bereichen wie z.B. in der Arbeitsmedizin,

Rehabilitation oder auch in der Anästhesiologie zur

präoperativen Risikoabschätzung inzwischen zum

routinemäßigen Standard-Verfahren geworden.

Auch die moderne Technik hat dazu beigetragen, dass der

zusätzliche Mehraufwand zur Ergometrie nur noch minimal

ist, während sich die Auswerte- und Diagnosemöglichkeiten

extrem vergrößert haben.

So ist neben den einzelnen Messwerten wie die

Sauerstoffaufnahme vor allem die graphische Aufbereitung

von dynamischen Änderungen wie z.B. die Fluss-

Volumen-Kurve unter der Belastung, die aerobe Kapazität,

ventilatorische Effizienz (V‘E (V‘CO2)-Steigung) oder der vom

Benutzer frei generierbare Auswerte-Workflow - um nur

einige zu nennen - hervorzuheben.

Mit dieser - inzwischen dritten - Sonderausgabe zur

Ergospirometrie möchten wir Ihnen nicht nur unsere

letzten Entwicklungen in diesem Bereich vorstellen,

sondern auch weitere Hintergrundinformationen wie z.B.

zur Schwellenbestimmung oder Messungen bei erhöhter

Sauerstoffzufuhr geben. Wir freuen uns, dass auch wir zur

Weiterentwicklung dieser wichtigen Methode beitragen

konnten und hoffen, Ihnen mit dieser Sonderausgabe

weitere interessante Aspekte zur Ergospirometrie liefern zu

können.

Dr. Hermann EschenbacherSr. Product Manager CPETTechnical Product Manager (& Scientific Support) Marketing Department

Editorial

Inhaltsverzeichnis

Leitartikel

Warum Ergospirometrie? ........................................ 3

Anwendungsgebiete ............................................... 5

Auswertung einer CPET-Messung .......................... 6

Vyntus CPX - die neueste Geräte-Generation

Das Vyntus® CPX im Überblick ............................... 12

Das Vyntus® CPX - die Software ............................ 15

Vyntus CPX - Optionen

Vyntus® ECG ........................................................... 26

Erhöhte / Erniedrigte FIO2 ..................................... 28

Canopy - Indirekte Kalorimetrie .......................... 30

Grundlagen und Diagnostik

Schwellenbestimmung .......................................... 32

Indirekte Kalorimetrie ........................................... 37

Haldane und Eschenbacher Transformation ........ 40

Unsere CPET Historie ............................................. 44

Gerätevorstellung

Vyntus WALK ......................................................... 46

Die letzte Seite

Promotionsmaterial ............................................... 47

Ergospirometrieseminare ...................................... 47

Sonderausgabe Ergospirometrie Seite 3

Leitartikel

Warum Ergospirometrie?

Einleitung

Unter Ergospirometrie (auch CPET - Cardio Pulmonary

Exercise Testing oder kurz CPX abgekürzt) versteht man

die Bestimmung der Leistungsfähigkeit des Menschen bei

körperlicher Belastung durch die Messung bzw. Berechnung

des Gasstoffwechsels sowie einer Vielzahl von weiteren

Parametern.

Um eine vorgegebene Aufgabe zu erledigen, muss der

Körper in der Lage sein, die für die zu verrichtende Arbeit

notwendige Energie bereitzustellen bzw. zu liefern. Diese

gewinnt der Körper hauptsächlich durch die Verbrennung

von Kohlenhydraten, Fetten und Eiweißen mit Sauerstoff

(aerober Stoffwechsel). Neben der Nahrungsaufnahme

muss der Körper demzufolge in der Lage sein, abhängig

von der Belastung auch genügend Sauerstoff für diesen

Verbrennungsprozess der Muskulatur zur Verfügung zu

stellen. Wie bei jedem anderen Verbrennungsprozess entsteht

hierbei auch Kohlendioxid (CO2), welches anschließend

wieder aus den Muskelzellen und dann über die Atmung aus

dem Körper eliminiert werden muss.

Kann der Körper ab einer bestimmten Belastung nicht mehr

genügend Sauerstoff heranführen, muss diese Energie über

den sogenannten anaeroben Stoffwechsel erzeugt werden.

Da die anaeroben Energiereserven begrenzt sind, wird der

Körper diese Belastung nur noch kurzzeitig leisten können,

bis er erschöpft ist bzw. diese Reserven aufgebraucht sind.

Auch beim anaeroben Stoffwechsel wird zusätzliches CO2

produziert, welches über die Atmung wieder abgegeben

werden muss.

Wir haben demzufolge mehrere Körperfunktionen, die

wie ein Getriebe ineinandergreifen und zusammenspielen

müssen, wie es sehr anschaulich am Zahnradmodell von

Wasserman (2012) dargestellt werden kann (vereinfacht):

Über die Lunge wird frische Luft eingeatmet. Ein Teil des

in der Luft enthaltenen Sauerstoffs (Sauerstoffaufnahme

V‘O2) diffundiert über die Membran der Lunge ins Blut,

wird dort vom Hämoglobin aufgenommen und über den

Blutfluss der Muskulatur zugeführt. Dort findet nun der

eigentliche Verbrennungsprozess statt, wodurch der Proband

die Energie gewinnt, um eine entsprechende Arbeit zu

verrichten. Das dabei erzeugte CO2 wird nun ebenfalls vom

Blut aufgenommen, zurück ins kapillare Blutbett der Lunge

transportiert und nach der Rückdiffusion in die Lunge wieder

abgeatmet (CO2-Abgabe V‘CO2).

Auch wenn diese Beschreibung sehr vereinfacht ist, so

kann man bereits erahnen, dass man durch die Messung

der Atmung, Sauerstoffaufnahme, CO2-Abgabe und

Herzfrequenz über das „Getriebe“ wesentliche Rückschlüsse

auf die Funktionsweise des gesamten Systems sowie

vorhandene Begrenzungen in den einzelnen Teilbereichen

erhalten kann.

Der Patient wird am Fahrradergometer oder am Laufband für

ca. 8 bis 12 Minuten meist mittels Rampenprofil, bei welchem

die Belastung kontinuierlich gesteigert wird, belastet.

Gleichzeitig ist er an das Messsystem angeschlossen, mit

dem kontinuierlich Atemminutenvolumen, Atemfrequenz,

Herzfrequenz, Sauerstoffaufnahme, Kohlendioxidabgabe

sowie weitere Parameter erfasst werden. Durch diese

Vorgehensweise können unter anderem die maximale

Leistungsfähigkeit sowie verschiedene Schwellen wie

z.B. die Ausdauerkapazität bestimmt werden (siehe auch

Schwellenbestimmung). Sind Organe oder Organsysteme

in irgendeiner Weise beeinträchtigt, ist der Patient nicht in

der Lage, sich an die steigende Belastung anzupassen. In

solch einem Fall können die charakteristischen Muster der

jeweiligen Messparameter wichtige Informationen darüber

geben, welche Organe zur Beeinträchtigung beitragen.

V‘O2

V‘CO2

Stoff-wechsel

Externe Arbeit


Die große Anzahl von gemessenen und berechneten

Parametern macht CPET zu einer flächendeckenden und

äußerst informativen Methode und ist in zahlreichen

medizinischen Bereichen anwendbar:

Mess- und Belastungsparameter

• Atemzugvolumen (VT)

• Atemfrequenz (BF)

• Ein- bzw. ausgeatmete Sauerstoffkonzentrationen

(FIO2, FEO2)

• Ein- bzw. ausgeatmete CO2-Konzentrationen

(FICO2, FECO2)

• Belastung (Watt bzw. Geschwindigkeit und Steigung)

• Herzfrequenz (HR, Belastungs-EKG)

• Sauerstoffsättigung (SpO2)

• …

Berechnete Parameter

• Atemminutenvolumen (V‘E)

• Sauerstoffaufnahme (V‘O2)

• Kohlendioxyd-Abgabe (V‘CO2)

• Respiratorische Austauschrate (RER)

• Sauerstoffpuls (O2-Puls)

• Atemäquivalente (EqO2, EqCO2)

• Totraumventilation (VD/VT)

• Atemreserve (BR)

• Herzfrequenzreserve (HRR)

• …

Weitere Auswerteparameter wie z.B.

• Schwellenbestimmungen (VT1, VT2, VT3)

• maximale Sauerstoffaufnahme (V‘O2max)

• Steigungsbestimmungen

• Aerobe Kapazität (dV‘O2/dWR)

• Ventilatorische Effizienz (V‘E(V‘CO2)-Steigung)

• Alveolar-arteriellen Sauerstoffdruckdifferenz (P(A-a)O2)

• …

Leitartikel

In der Sportmedizin werden häufig auch Stufenprofile

verwendet, um eindeutigere Aussagen pro Belastungsstufe

zu bekommen. Bei Patienten wird meist ein Rampenprofil

bevorzugt, um innerhalb einer zumutbaren Zeit die

maximale Belastung zu erreichen, bevor der Proband

aufgrund von Ermüdung (und nicht aufgrund der maximalen

Leistungsfähigkeit) die Belastung abbricht.

Die Ergospirometrie kann somit in vielen Punkten variiert und

auf die Bedürfnisse und Fähigkeiten der Patienten individuell

zugeschnitten werden.

Mittels CPET hat man demzufolge die Möglichkeit,

wichtige Informationen über die einzelnen Funktionen bzw.

Einschränkungen zu erhalten, woraus sich die wesentlichen

Einsatzgebiete der Ergospirometrie ergeben:

• Ermittlung der individuellen Leistungskapazität

• Bestimmung der Schwere einer Leistungsbeeinträchtigung

• Bestimmung von aeroben und anaeroben

Leistungsbereichen

• Bestimmung und Überprüfung des therapeutischen

Erfolgs und/oder der Rehabilitation bei Patienten mit

Leistungsbeeinträchtigung

• Differentialdiagnose bei möglichen Auslösern für eine

Leistungsbeeinträchtigung wie z.B.

- Pulmonale Limitierung

- Gasaustauschstörung

- Kardiale Limitierung

- Periphere Limitierung

- Geringe Mitarbeit / Motivation

um nur die wichtigsten zu nennen.

Im Vergleich zu einfachen Stress-Tests und zur Oxyergometrie

bietet CPET Informationen zur Testqualität sowie objektive

Messungen von Leistungskapazität und zeigt Gründe

möglicher Einschränkungen auf. Spezifische Skalen

klassifizieren dabei zudem den Grad der Einschränkung.

Aufgrund CPET-basierender, prä-operativer Risikoanalysen

von Herz- und Lungentransplantationspatienten kann die

Sterblichkeitsrate nach größeren Operationen gesenkt

werden, da das Risiko für post-operative Komplikationen

genauer bestimmt werden kann.


Aufgrund der umfassenden gemessenen und berechneten

Parameter kann CPET in großer Bandbreite von verschiedenen

medizinischen Bereichen angewendet werden:

Pneumologie

• Obstruktive und restriktive Atemwegserkrankungen

• Interstitielle Störungen

• Lungenhochdruck

• Diffusions- und Distributionsstörungen

• Strömungslimitierung

• Stressdyspnoe unbekannter Ursache

• Verdacht auf eingeschränkte Leistungsfähigkeit

aufgrund Zirkulations- oder Pulmonalstörungen

• Verdacht auf belastungsausgelöstes Asthma

• Verlaufskontrolle bei respiratorischen und

pulmonalen Erkrankungen

• Risikoeinschätzungen für

Lungentransplantationspatienten

Kardiologie

• koronare Herzerkrankungen

• Kardiomyopathie

• Herzklappenfehler

• angeborene Herzfehler

• Risikoeinschätzung für

Herztransplantationspatienten

• Herzinsuffizienz

Sportmedizin

• Messung der körperlichen Leistungsfähigkeit

• Schwellenbestimmungen

• Trainingssteuerung

• Quantifizierung des Trainingserfolgs

Berufskrankheiten

• sportliche Eignungstests für Berufe

• Bestimmung des Grades von Körperbehinderung

oder Arbeitsunfähigkeit/-einschränkung

• Fitnesstests (Höhe, Flugverkehr, tropisches Klima,

Tauchen)

Intensivmedizin

• Risikoanalyse vor Operationen

• Kontrolle der Ernährung (Abstimmung der

parenteralen Ernährung von Intensivpflegepatienten)

Rehabilitation

• Optimierung von Rehabilitationsmaßnahmen

• Beurteilung und Dokumentation von rehabilitativen

und therapeutischen Fortschritten

Anwendungsgebiete

Leitartikel

Ernährungswissenschaft

• Bestimmung des Grundumsatzes

• Energiebedarf bei Belastung

• Aufteilung der Substrate

• Ernährungsberatung

• Diätberatung


Je nach Proband, ob nun gesunder Sportler oder z.B. kardial und/oder pulmonal limitierter Patient, gibt es unterschiedliche

Vorgehensweisen für die Auswertung und Interpretation. Die nachfolgenden Betrachtungen können daher keinesfalls

vollständig sein, sondern sollen nur die wesentlichen Aspekte einer Ergospirometrie-Auswertung beschreiben. Für tiefergehende

Informationen sei hier auf die am Ende zusammengestellte, weiterführende Literatur verwiesen.

Sowohl während, aber auch nach der Messung können verschiedene graphische Darstellungen gewählt werden. Meist wird

hierzu die inzwischen weltweit standardisierte 9-Felder-Graphik von Prof. Karlman Wasserman (z.B. Wasserman (2009))

verwendet, anhand der im Nachfolgenden einige Aspekte detaillierter betrachtet werden sollen. Im Jahre 2012 wurde diese

9-Felder-Graphik durch Vertauschen einiger Bilder aktualisiert (Wasserman (2012), der Informationsgehalt ist jedoch derselbe.

Die folgenden Betrachtungen werden sich bei der Bezeichnung der einzelnen Felder auf die ursprüngliche Anordnung

beziehen, in der Software kann man selbstverständlich zwischen beiden Varianten wählen.

Mit dieser 9-Felder-Graphik hat man unmittelbar eine sehr aussagekräftige, zusammengefasste Übersicht bezüglich Leistung,

Ventilation, Zirkulation und Gasaustausch:

1 2 3

4 5 6

7 8 9

1 2 3

5 6

7 8 9

1 2 3

4 5 6

7 8 9

4

Gasaustausch4, 6, 9

Ventilation1, 4, 7

Kardiozirkulation2, 3, 5

Die pneumologischen Aspekte werden überwiegend in den blau markierten, die kardiologischen Zusammenhänge in den

roten und die Daten für den Gasaustausch in den grün markierten Feldern dargestellt.

Feld 1: V‘E und Watt gegen die Zeit

Feld 2: HR und O2 Puls gegen die Zeit

Feld 3: V‘O2, V‘CO2 und Watt gegen die Zeit

Feld 4: V‘E gegen V‘CO2

Feld 5: HR und V‘CO2 gegen V‘O2

Feld 6: EqO2 und EqCO2 gegen die Zeit

Feld 7: VTex gegen V‘E

Feld 8: RER und BR FEV% gegen die Zeit

Feld 9: PETO2 und PETCO2 sowie PaO2 und PaCO2 gegen

die Zeit

Leitartikel

Auswertung einer CPET-Messung


Kardiologische Aspekte

Feld 3

In Feld 3 lassen sich übersichtlich Aussagen über die

allgemeine Leistungskapazität des Patienten treffen, da schnell

ersichtlich ist, ob der Patient die geschätzte Leistungskapazität

(markiert durch den gestrichelten Bereich) erreicht oder

sogar überschritten hat. Ist dies der Fall, so ist zumindest

eine schwerwiegende Einschränkung auszuschließen. Zudem

steigt bei gesunden Menschen die Sauerstoffaufnahme

(blaue Kurve) in etwa parallel (oder wegen der aeroben

Kapazität von ca. 10,5 leicht steiler) mit der Belastung (grüne

Kurve - Achtung: Skalierung muss stimmen: 200 Watt =

2000 mL/min V‘O2 bzw. 200 Watt = 2,0 L/min V‘O2) und

flacht schlussendlich bei maximaler Belastung ab. Dieses

Abflachen wird aufgrund der erforderlichen maximalen

Anstrengung jedoch selten erreicht. Ist in dem Feld ein

Abflachen der Sauerstoffaufnahme schon vor dem Erreichen

der geschätzten Leistungskapazität (gestrichelte Felder)

ersichtlich, so ist von einer kardiovaskulären Einschränkung

auszugehen. Zudem gibt das Feld Auskunft darüber, ob die

peripheren Muskelzellen mit genügend Sauerstoff versorgt

werden - ist dies nicht der Fall, so verläuft die Linie

der Sauerstoffaufnahme nicht parallel zu der steigenden

Belastung, sondern weist einen geringeren Anstieg auf.

Feld 3 der 9-Felder-Graphik. Die verschiedenen Testphasen sind mit einer senkrechten Linie gekennzeichnet, die gestrichelten Linien zeigen die verschiedenen Schwellen und die schraffierten Felder markieren den zu erreichenden Sollwert.

Feld 2

Feld 2 gibt Auskunft über die Herzfrequenz (HR) und den

Sauerstoffpuls (O2-Puls) des Patienten. Bei Gesunden steigt die

Herzfrequenz kontinuierlich und recht linear zur steigenden

Belastung an und flacht nach einiger Zeit ein wenig ab.

Dagegen weisen Patienten mit kardialer Beeinträchtigung

meist einen größeren Anstieg der Herzfrequenz auf. Bei

einer guten Herzfunktion ist zudem der Sauerstoff, der

pro Herzschlag transportiert wird (O2-Puls), im oberen

Bereich hoch und weiterhin ansteigend. Bei geringer oder

schlechter Herzfunktion kann der Sauerstofftransport nur

durch zusätzliche Sauerstoffextraktion erhöht werden. Da

diese Ausschöpfung recht bald begrenzt ist, erreicht der

Sauerstoffpuls ein Plateau, sobald die maximale Extraktion

erreicht ist. Ein weiteres Belasten führt somit zu einem

überproportionalen Anstieg der Herzfrequenz.

Feld 2 der 9-Felder-Graphik.

Feld 5

Bei gesunden Probanden verlaufen die Herzfrequenz (HR)

und die Sauerstoffaufnahme (V‘O2) recht linear zueinander

(ersichtlich in Feld 5). Allgemein gilt hier: je geringer das

Schlagvolumen, desto höher muss die Grundherzfrequenz

sein. Kann das Schlagvolumen nicht weiter ansteigen, so

muss sich die Herzfrequenz erhöhen, um einen Anstieg der

Sauerstoffaufnahme zu initiieren. Dieser Fall schlägt sich

somit in einem plötzlichen, unproportionalen Ansteigen der

Herzfrequenz nieder. Gleichzeitig ist in dieser Graphik noch

V‘CO2(V‘O2) eingezeichnet, womit man über die V-Slope-

Methode (Beaver (1986)) die verschiedenen Schwellen

ablesen und bestimmen kann.

Leitartikel


Feld 5 der 9-Felder-Graphik

Feld 4

Auch das Feld 4 liefert weitere kardiologische Informationen

und wird zusammen mit dem Gasaustausch weiter unten

genauer beschrieben.

Pneumologische Aspekte

Anhand der Felder 1, 4 und 7 können Aussagen über die

Ventilation getroffen werden.

Für die Bestimmung der maximalen Ventilation ist sowohl

der tabellarische Sollwert als auch der individuelle Sollwert

wichtig.

Feld 1

Feld 1 stellt das Atemminutenvolumen (V‘E) und die

Belastung (Watt) gegen die Zeit dar. Die Ventilation steigt

bei gesunden Probanden zu Beginn in etwa linear an

und steigt anschließend aufgrund des erhöhten, anaerob

produzierten CO2-Wertes an den verschiedenen Schwellen

überproportional an - vorausgesetzt, die Atemreserve ist

ausreichend. Zusätzlich ist es vor allem bei ventilatorisch

limitierten Probanden hilfreich, auch die über die forcierte

Spirometrie gewonnene, maximale Ventilation (meist aus

35*FEV1 berechnet) des Probanden einzuzeichnen, um eine

ventilatorische Begrenzung zu detektieren.

Feld 1 der 9-Felder-Graphik. Die senkrechten Linien kennzeichnen die verschiedenen Testphasen, die gestrichelten Linien zeigen die verschiedenen Schwellen und die schraffierten Felder markieren den zu erreichenden Sollwert.

Feld 4

Feld 4 stellt das Atemminutenvolumen (V‘E) gegen die CO2-

Abgabe (V‘CO2) dar. Bei gesunden Menschen ist ein Anstieg

der Ventilation (V‘E) um ca. 25 L pro zusätzlichem Liter CO2

erforderlich. Bei erhöhter Totraumventilation und/oder einer

Beeinträchtigung im Gasaustausch muss die Ventilation

erhöht werden, damit derselbe CO2-Wert ausgestoßen

werden kann. Im Falle einer erhöhten Totraumventilation

ist diese Kurve eher nach oben verschoben, während eine

Diffusionsstörung durch einen steileren Anstieg repräsentiert

wird. Auch hier kann man neben dem Sollwert die maximale

Ventilation (35*FEV1) eintragen, um besser zu erkennen,

ob die Atemreserve (BR) erhalten oder aufgebraucht ist.

Aufgrund der engen Kopplung von V‘E und V‘CO2 ist

der Kurvenverlauf bis zu VT2 sehr linear und ändert sich

aufgrund der einsetzenden Hyperventilation sowohl bei VT2

als auch bei VT3 (sofern VT3 erreicht wurde).


Leitartikel


Feld 7

Feld 7 zeigt das exspiratorische Atemzugsvolumen

(VTex) gegen das Atemminutenvolumen (V‘E) und lässt

bei auffälligen Werten erkennen, ob eine obstruktive

oder restriktive Störung vorhanden ist. Patienten mit

eingeschränktem Fluss werden versuchen, so tief und

langsam wie möglich zu atmen, wodurch die V‘E-Kurve

entlang der oberen Isoplethe verläuft. Die beiden Isoplethen

stehen für 20 (obere) bzw. 50 Atemzüge (unten), so

dass hierüber indirekt auch die Atemfrequenz abgeschätzt

werden kann. Bei ventilatorischer Restriktion erreicht der

Patient aufgrund der niedrigen Volumenkapazität schnell

das maximale Atemvolumen. Somit kann eine Ventilation nur

durch den Anstieg der Atemfrequenz erhöht werden. Die

Kurve erreicht daher recht bald ein Plateau, nähert sich der

unteren Isoplethe an und kreuzt diese höchstwahrscheinlich

sogar. Sofern gemessen, kann in dieser Graphik neben

dem V‘E-Sollwert auch der MVV-Wert (maximale freiwillige

Ventilation) und / oder der aus FEV1*35 berechnete

Patientensollwert eingezeichnet werden, um zu erkennen,

ob der Patient die maximale Ventilation erreicht hat bzw.

ob eine ventilatorische Beeinträchtigung vorhanden ist.

Zusätzlich hilfreich ist die Einzeichnung der inspiratorischen

Kapazität (IC): Normalerweise entspricht das während der

Belastung maximal erreichbare Atemzugvolumen in etwa

dem IC-Wert, oder - sofern IC nicht gemessen wurde - etwa

60% der Vitalkapazität VC des Probanden.


EFVL-Messung

Ein weiterer pneumologischer Aspekt ist die dynamische

Überblähung, welche durch die Messung der Fluss-Volumen-

Kurve während der Belastung (Exercise Flow Volume

Loop - EFVL) sehr anschaulich gezeigt werden kann. Diese

Möglichkeit haben wir bereits zu Beginn der 90-er Jahre in

F/V-Kurve während der Belastung (blau) im Vergleich zur maximalen F/V-Kurve (schwarz) in Ruhe

Registriert man während der Belastung mehrmals die EFVL-

Kurve, so ist leicht zu erkennen, ob der Proband in die

dynamische Überblähung geht (das End-Exspiratorische

Lungenvolumen EELV steigt an) und/oder ob der Proband

sein maximales Atemzugvolumen ausgeschöpft hat (End-

Inspiratorisches Lungenvolumen - EILV steigt fast bis zu TLC

an).

Darstellung der während des CPETs aufgezeichneten Fluss-Volumen-Kurven als Balkendiagramm

unsere damalige Software implementiert, dies wird jedoch

leider in der 9-Felder-Graphik (noch?) nicht berücksichtigt.

Anhand dieser Aufzeichnung wird sofort erkennbar, ob der

Proband möglicherweise strömungslimitiert ist, indem die

Kurve während der Belastung (blau) sich der maximalen F/V-

Kurve (schwarz) annähert oder sie sogar leicht überschreitet.

Leitartikel


Gasaustausch

Feld 6

Sowohl Feld 4 als auch Feld 6 stellen wichtige Informationen

für den Gasaustausch zur Verfügung. In Feld 6 sind die

Atemäquivalenten EqO2 und EqCO2 dargestellt: EqO2 ≈ V‘E/

V’O2 und EqCO2 ≈ V‘E/V’CO2 (man beachte: EqO2 ≠ V‘E/V’O2

und EqCO2 ≠ V‘E/V’CO2, da diese Atemäquivalente mit dem

apparativen Totraum korrigiert werden müssen, obwohl

diese in vielen Publikationen mit V‘E/V’O2 bzw. V‘E/V’CO2

bezeichnet werden). Sie geben Aufschluss über die Effizienz

der Atmung und des Gasaustausches: Wieviel L muss der

jeweilige Patient atmen, um 1 L Sauerstoff aufzunehmen bzw.

um 1 L Kohlendioxid abzugeben? Zu Beginn der Messung

sind sie meist aufgrund der erhöhten Totraumventilation

(VT klein) relativ hoch und fallen mit der Belastung ab. Im

Bereich um VT1 (EqO2) bzw. zwischen VT1 und VT2 (EqCO2)

erreichen diese meist ihr Minimum (= optimale Effizienz).

Ein gesunder Mensch hat hier einen ventilatorischen Bedarf

von ca. 20-25 L pro 1 L Sauerstoffaufnahme und ca.

25-30 L, um 1 L Kohlendioxid abzuatmen. Erhöhte Werte

deuten auf einen ineffizienten Gasaustausch hin, welcher

sowohl durch erhöhte Totraumventilation als auch durch

einen verminderten Gasaustausch über die Membrane

verursacht werden kann. Auch zur Schwellenbestimmung ist

diese Graphik hilfreich.

Feld 6 der 9-Felder-Graphik. Die senkrechten Linien kennzeichnen die verschiedenen Testphasen, die gestrichelten Linien die verschiedenen Schwellen.

Feld 4 der 9-Felder-Graphik. Die senkrechten Linien kennzeichnen die verschiedenen Schwellen, der ansteigende, schraffierte Bereich die normale Steigung.

Feld 4

Die Steigung des Atemminutenvolumens V‘E verläuft

normalerweise bis zu VT2 linear, da der Atemantrieb

im Wesentlichen durch die CO2-Produktion bestimmt

wird (je höher die CO2-Abgabe, desto höher muss das

Atemminutenvolumen sein). Sie entspricht (nicht exakt)

Feld 9

Weitere Informationen über den Gasaustausch sowie auch

zur Schwellenbestimmung kann Feld 9 entnommen werden:

Dort werden neben den End-Tidal-Partialdrücken für O2

(PETO2) und CO2 (PETCO2) üblicherweise auch die während

der Belastung abgenommenen Blutgase (PaO2 und PaCO2)

aufgetragen. Die PET-Kurven haben normalerweise ein

ähnliches (nur invertiertes) Verhalten wie die Atemäquivalente

in Feld 6: PETO2 fällt zuerst ab und steigt dann jeweils

bei VT1 und VT2 mit unterschiedlichen Steigungen an,

während PETCO2 zu Beginn ansteigt, bei VT1 in ein Plateau

übergeht und dann bei VT2 (und, sofern VT3 beobachtbar,

nochmals bei VT3) abfällt. Zusammen mit den Blutgasen

(sofern vorhanden) kann man hier auch über die Differenz

Leitartikel

Neben der Steigung ist aber auch eine Verschiebung dieser

Kurve von Bedeutung:

Bei erhöhter Totraumventilation muss der Patient von Anfang

an mehr atmen. Da sich der Totraum jedoch normalerweise

mit zunehmender Ventilation nicht ändert (sondern aufgrund

der Erhöhung des Atemzugvolumens eher geringer wird),

zeigt sich eine erhöhte Totraumventilation durch eine

Verschiebung der Kurve nach oben.

Erhöhte Steigungen deuten demzufolge auf eine

Diffusionsstörung hin, während eine Verschiebung nach oben

eher auf eine erhöhte Totraumventilation zurückzuführen ist.

dem Minimum des EqCO2 und beträgt beim Gesunden ca.

25 L/L. Steigungen von mehr als 40 L/L deuten auf zusätzliche

kardiale Belastungen hin (z.B. Pulmonale Hypertonie), womit

diese Steigung auch für Kardiologen weitere wertvolle

Hinweise liefert.




Leitartikel

Energiegewinnung, Metabolismus

Feld 8

Mit Hilfe der Graphik in Feld 8 können auf RER-Basis

(Respiratory Exchange Rate, früher als RQ bezeichnet)

Rückschlüsse über den Metabolismus gezogen werden:

Bei einer Mischverbrennung von ca. 50% Fett und 50%

Kohlenhydraten ergibt sich ein RER von ca. 0,85. Werte

darunter deuten auf mehr Fett-, Werte darüber auf mehr

Kohlenhydratverbrennung hin. Während man früher oftmals

die „anaerobe Schwelle“ anhand von RER=1 festgelegt

hat, ist man heute davon abgekommen: VT1 kann man am

RER kaum erkennen; VT2 liegt normalerweise in der Nähe

von RER=1, dieser Wert kann aber allenfalls nur als grobe

Abschätzung einer „oberen Grenze“ für VT2 herangezogen

werden.

Referenzen:• Beaver W.L., Wasserman K., Whipp B.J.: A new method

for detecting the anaerobic threshold by gas exchange. J Appl Physiology 60 (1986) 2020-2027

• Cooper C.B., Storer T.W.: Exercise testing and interpretation. Cambridge University Press (2001). ISBN: 0-521-64842-4 • Jones N.L.: Clinical Exercise Testing. 4th Edition, W.B. Saunders

Company (1997). ISBN: 0-7216-6511-x• Kroidl R.F., Schwarz S., Lehnigk B. Fritsch J.: Kursbuch

Spiroergometrie - Technik und Befundung verständlich gemacht. 3. Auflage Thieme Verlag (2014). ISBN: 978-3-13-143443-2

• Lewis D.A., Sietsema K.E., Casaburi R., Sue D.Y.: Inaccuracy of Noninvasive Estimates of VD/VT in Clinical Exercise Testing. Chest 106 (1994); 1476-1480

• Roca J., Whipp B.J.: Clinical Exercise Testing. ERS Monograph 6_2 (1997); 1-164. ISSN 1025-448x

• Rühle K.-H.: Praxisleitfaden der Spiroergometrie. 2. überarbeitete und erweiterte Auflage. Kohlhammerverlag (2008). ISBN: 978-3-17-018053-6

• Ward S., Palange P.: Clinical Exercise Testing. ERS Monograph 40 (2007). ISBN: 978-1-904097-80-8

• Wasserman K., Hansen J.E., Sue D.Y., Casaburi R., Whipp B..J.: Principles of Exercise Testing and Interpretation 3rd edition (1999) Lippincott Williams & Wilkins. ISBN: 0-683-30646-4

• Wasserman K., Hansen J.E., Sue D.Y., Stringer W.W., Sietsema K.E., Sun X-G., Whipp B.J.: Principles of Exercise Testing and Interpretation 5th edition (2012). Lippincott Williams & Wilkins. ISBN-13: 978-1-60913-899-8

• Weisman I.M., Zeballos R.J.: An Integrative Approach to the Interpretation of cardiopulmonary Exercise Testing. Clinical Exercise TestingProg Respir Res. Basel, Karger 32 (2002); 300-322

Achtung:

1. PETO2 hat einen ähnlichen Verlauf wie PAO2, die

exakte Bestimmung von P(A-a)O2 muss aber über die

Alevolargasformel vorgenommen werden.

2. Oftmals wird versucht, die Totraumventilation nicht

anhand der Blutgase, sondern näherungsweise über

PETCO2 zu bestimmen. Hier sollte man sehr vorsichtig

sein, denn dies scheint beim Gesunden einigermaßen zu

funktionieren, liefert aber bei Patienten häufig falsche

Werte (Lewis (1994)).

P(ET-a)O2 eine Diffusionsstörung erkennen und über

P(a-ET)CO2 (normalerweise unter Belastung negativ) bei

positiven Werten auf eine erhöhte Totraumventilation

schließen.

Anmerkung:

Früher wurde der RER meist als RQ bezeichnet. Der RQ

beschreibt jedoch den Metabolismus in der Zelle selbst. Der

RER - welcher am Mund gemessen wird - entspricht daher

aufgrund der Phasenverschiebung zwischen V‘O2 und V‘CO2

nur im Steady State dem RQ.


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äußerst flexibel einsetzbar - vom kranken Patienten bis hin

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der Ergospirometrie

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Nachuntersuchungen und Animationsprogramm

• Fluss/Volumen-Kurven während der Belastung (EFVL)

überlagert mit der maximalen Kurve

• Neue und originale 9-Felder-Wasserman-Graphik und

Graphik „Mögliche Limitierungen“

• Bestimmung von ventilatorischen Schwellen (VT1, VT2

und VT3)

• Automatische Berechnung von Steigungen (Slopes), wie

z.B. V‘O2/Watt, V‘E/V‘CO2, V‘E/V‘O2, HR/V‘O2kg

• Möglichkeit zur Bearbeitung der Messbereiche für Ruhe,

Referenz, Peak und Erholung

• Indirekte Kalorimetrie (REE, Fett...) über Mundstück oder

Maske

• Eingabe von RPE, Blutdruck, Kommentaren

• Offline-Eingabe von Blutgasen mit automatischer

Berechnung von weiteren Parametern (P(A-a)O2....)

• Individuell anpassbarer Workflow zur Auswertung der

Ergospirometrie

• Umfangreiches Programm zur Gestaltung von eigenen

Kommentaren und Interpretationen mit hilfreichem

Vorlagen-Manager

Flexible Konfigurationen

Ob als mobile Wagen-Konfiguration, als Konfiguration

für einen vorhandenen Tisch sowie als Ein-Monitor oder

Dual-Monitor Setup - das System lässt sich leicht Ihren

individuellen Anforderungen anpassen.

In Verbindung mit einem Notebook wird es zu einer

kompakten Ergospirometrie-Einheit mit minimalem

Platzbedarf.

Tisch-Konfiguration mit NotebookMobile Wagen-Konfiguration mit Dual-Monitor Setup


Digitaler Volumen Transducer (DVT)

Der bewährte DVT entspricht den ATS/ERS Leitlinien

und erfüllt alle 24 Kurvenformen. Verlassen Sie sich auf

exakte und zuverlässige Fluss/Volumen-Messungen

sowohl im Niedrig- als auch im Hochflussbereich.

Dank der kompakten und leichten Bauweise (nur 45 g)

verfügt der Sensor über einen sehr kleinen Totraum von nur

30 mL. Der DVT ist unempfindlich gegenüber Wasserdampf

und den ausgeatmeten Gaskonzentrationen. Dieses

Flachfahnensystem kennt aufgrund der geringen trägen

Masse im Gegensatz zu einer Turbine weder Anlauf- noch

Nachlaufprobleme. Egal ob Anwendung mit Maske oder

Mundstück - sowohl Patienten als auch Hochleistungssportler

empfinden das Tragen des Sensors - aufgrund des

geringen Atemwiderstandes - als sehr angenehm. Fünf

verschiedene Maskengrößen gewährleisten optimalen

Sitz für jeden Probanden - alle Größen sind verfügbar

als wiederverwendbare Masken und als Einmalmasken.

Optionale Workflow-Anwendungen

• Fragebogen-Designer und Patienten-Fragebogen-App für

Tablets

• Netzwerk mit weiteren Lungenfunktionsmessgeräten und

Workstations für die Auswertung und Interpretation

• Web-basierende Auswertung und Interpretation der PDF-

Reports mittels Sentry.NET

• Kopplung mit Krankenhaus- und Praxissystemen

• Automatische Steuerung von Fahrradergometer,

Laufband und Blutdruckmessung

• Flexible Erstellung von Rampen-, Stufen- und

gewichtsabhängigen Belastungsprotokollen mit dem

Programm „CPET Protokoll Editor“

• Programm „Report Designer“ für die Gestaltung

individueller Reports inklusive Möglichkeit zur Ausgabe

im Excel®-Format

• „Layout-Editor“ zur eigenen Gestaltung und Anordnung

von Bildschirmdarstellungen

Kombinieren Sie Ihr Vyntus CPX mit weiteren Geräten

oder Optionen:

• Integrierte Nonin® SpO2-Messung mit verschiedenen

Sensor-Typen

• JAEGER Vyntus® ECG, das vollintegrierte und drahtlose

12-Kanal Bluetooth® PC-EKG

• Polar® Bluetooth® Interface

• Fahrradergometer mit/ohne integrierter Blutdruck-

Messung und Laufbänder in unterschiedlichen Größen

und Spezifikationen

• Tango® Blutdruck-Monitor

• Indirekte Kalorimetrie mittels Haubenmessung

• Messung bei erhöhter/erniedrigter Sauerstoffatmung

• Kombinierbar mit einer Vielzahl von Fremd-EKGs

• Interface für Blutgas-Analyser zum seriellen Import von

Blutgaswerten

DVT mit Mundstück

DVT mit Maske

Vyntus CPX


2,4 m Twin Tube Gassammelschlauch für maximale Bewegungsfreiheit

Integrierte SpO2-Messung

Schnittstelle für zukünftige Optionen

Zusätzlich eingebauter hoch-effektiver Mechanismus zur Trocknung der Atemmessgase

Robustes, haltbares Material für lange

Widerstandsfähigkeit gegen

Desinfektionsmittel und zur einfachen

Reinigung

Parkposition/Fluss-Generator für die

einzigartige vollautomatische

Volumen-Kalibration

USB-Schnittstelle zum PC und für Firmware Vor-Ort-Upgrades

Leuchtanzeige für die kontinuierliche Systemkontrolle und zur automatischen Selbstüberprüfung

Robuste kodierte medizinische Stecker

Bewährter Digitaler Volumen

Transducer (DVT) für die exakte

Bestimmung der Ventilation

Das Herz des Systems - die hochgenauen und bewährten O2/CO2-Analyser

O2-Zellen-Wechsel - leicht gemacht

In gerade einmal einer Minute kann die langlebige O2-Zelle

einfach und vor Ort gewechselt werden. Alles was Sie

brauchen, ist eine Münze zum Öffnen des O2-Zellen-

Containers auf der Rückseite des Vyntus CPX. Nehmen Sie

einfach die alte Zelle heraus und stecken eine neue hinein. Das

vollautomatische Filter-Optimierungssystem gewährleistet

exakte Messungen auch nach einem Zellen-Wechsel.

Einfacher kann Kalibration nicht sein

Das Vyntus CPX ist mit einer einzigartigen vollautomatischen

Volumen-Kalibrationseinheit ausgestattet - eine manuelle

3-Liter-Kalibrationspumpe ist nicht mehr nötig. Mit nur

Vyntus CPX

einem Klick innerhalb der SentrySuite-Software wird die

Volumensensor-Kalibration automatisch mit Hilfe des

integrierten Flussgenerators durchgeführt.

Der spezielle Twin-Tube-Gassammelschlauch (TT) mit dem

Frischluft-Zuführsystem erlaubt es, die Gas-Analysatoren-

Kalibration ohne jegliches Umstecken des Sammelschlauches

durchzuführen. Die einfache und vollautomatische „click-

and-play“ 2-Punkte- Gaskalibration der O2/CO2-Analyser

bestimmt zusätzlich in einem Vorgang die Verzögerungs-

und Antwortzeiten für die präzise Synchronisation mit dem

Volumensignal.

Genauigkeit und Stabilität

Das ausgereifte Trocknungssystem – Vortrocknung über den

TT und nachfolgende Trocknung im System selbst um die

Feuchte praktisch komplett zu eliminieren - zusammen mit

den schnellen Gasanalysatoren (typische T10-T90 = 75 msec)

gewährleistet genaue und stabile Messergebnisse selbst bei

langandauernden Messungen.

Flexibilität

Der lange Sammelschlauch (TT) mit eine Gesamtlänge von

2,4 m garantiert eine optimale Patientenbeweglichkeit -

selbst bei Messungen mit einem Laufband.


Der Hauptbildschirm - die 360° ArbeitsoberflächeMit der SentrySuite CPET-Software lässt sich eine Ergospirometrie-Messung einfach durchführen und auf den jeweiligen

aktuellen Patienten individuell zuschneiden. Die Software zeichnet eine übersichtliche und praktische Nutzeroberfläche aus,

bei welcher der Messablauf durch eine Gesamtübersicht an anschaulichen und praktischen Graphiken einfach und effektiv

kontrolliert werden kann. Zudem bietet sie hilfreiche Unterstützung für eine einfache und übersichtliche Interpretation der

Messergebnisse. Alle wichtigen Programme wie Patientendaten, Kalibrierung, Messung oder auch Reports lassen sich direkt

von der Oberfläche aus anwählen.

Hauptbildschirm nach Aufruf des CPET-Messprogramms. Von hier aus ist es möglich, mit nur einem Klick direkt auf die verschiedensten Programme wie Patientendaten, Eichung, Spirometrie oder Report zu springen oder eine neue Messung zu beginnen, ohne das Fenster zu verlassen.

Wechsel in andere Messprogramme

Aufruf verschiedener Kalibrationsprogramme

Anzeige, Drucken und Speichern von Reports

Aufruf der aktuellen Patientendaten, Eingabe der Daten eines neuen Patienten und Suche von bestimmten, bereits in der Datenbank vorhandenen Patientendaten

Vyntus CPX Software

Das Vyntus® CPX - die Software


Überprüfung der angeschlossenen und freigeschalteten Geräte. (Anschlussstatus grün: korrekter Anschluss; rot: Anschluss fehlerhaft)

Für den aktuellen Patienten automatisch und individuell errechnete maximale Sollwerte anhand deren die abschließenden Messergebnisse interpretiert werden können.

Geschätztes maximales Atemminutenvolumen (V‘Emax) und geschätzte maximale Belastung auf Basis einer zuvor durchgeführten Spirometrie-Messung („PFT-Werte“), um ggf. aufgrund einer ventilatorischen Limitierung das Belastungsprofil nicht zu hoch anzusetzen. Wurde keine Messung zuvor durchgeführt, bleibt dieses Feld leer.

Auswahl voreingestellter Belastungsprofile. Das System schlägt je nach Einstellungen automatisch das Profil, das der geschätzten maximalen Belastung (Soll-Belastung) des Patienten am nächsten kommt (aus dem Vergleich von Sollbelastung und PFT-Maximalbelastung), oder das als Standard eingestellte Profil vor.

Bearbeiten und Neuerstellung von Belastungsprofilen

Auswahl für Masken und Mittelungsverfahren

Die Messapplikation unterstützt viele verschiedene Gerätetypen der Rubriken „Hauptgerät“, „Ergometer“,

„Herzfrequenzquelle“, „Blutdruck“ sowie „O2-Sättigung“, die vor Beginn einer Messung im „StartUp-Fenster“

eingestellt werden. Zusätzlich kann der Nutzer zwischen verschiedenen Masken und Mittelungsverfahren wählen. Eine große

Auswahl an voreingestellten Belastungsprofilen beinhaltet alle Kombinationsmöglichkeiten der Ergometertypen (Fahrrad oder

Laufband) mit den Belastungstypen (Rampen- oder Stufenbelastung) und jeweils unterschiedlicher Einstellungen. Zudem ist es

möglich, individuelle Belastungsprofile zu generieren oder voreingestellte zu bearbeiten.

Das „StartUp-Fenster“

Vyntus CPX Software


CPET - Messung während der Belastung Während der Untersuchung kann der Messablauf durch eine Gesamtübersicht mit anschaulichen und praktischen Graphiken

einfach und effektiv kontrolliert, sowie (je nach Ansichtspräferenz des individuellen Nutzers) einfach und schnell zwischen

verschiedenen Ansichten gewechselt und/oder manuell die nächste Phase eingeleitet werden.

Zudem kann - soweit nicht in den Voreinstellungen des jeweiligen Belastungsprofils schon festgelegt - mit nur einem Klick zu

jedem Zeitpunkt in jeder Phase eine EFVL-Messung gestartet sowie eine RPE-Skala aufgerufen werden.

Wechsel von der Leistungsgraphen-Ansicht zu der Belastungsgraphen-Ansicht. Die grün gestrichelte Fläche kennzeichnet den Leistungsbereich, den der Proband erreichen sollte (ermittelt aus den anfangs errechneten individuellen Sollwerten).

Manuelle Weiterschaltung in die nächste Phase

EFVL-Messung starten

Spirogramm

Aktuelle Messwerte (Soll- und tatsächliche Werte) in Zahlen

Eine Tabelle mit den eingestellten Ereignissen für eine Phase bietet eine praktische Übersicht des Messverlaufs. Hier werden kommende Ereignisse mit deren Zeitpunkt angezeigt. Dadurch wird der Benutzer stets auf kommende Aktionen vorbereitet. Die angezeigte Zeit läuft rückwärts und zeigt an, in wie vielen Minuten/Sekunden das Ereignis stattfindet. Die angezeigten Ereignisse und Phasendauer sind von den Einstellungen im gewählten Belastungsprofil abhängig.

9-Felder-Graphik nach Wasserman

Leistungsgraphik

Vyntus CPX Software

Manuelle Änderung der Belastung

Aufrufen der RPE-Skala

Marker setzen


Die sich füllenden Balken (graue Bereiche) zeigen an, in

welchem Leistungsbereich sich der Proband aktuell befindet.

Sind noch hohe Reserven vorhanden, sollte die Belastung

dementsprechend erhöht werden können.

Alles in einem Blick - Optimierung der Mess-

effektivität durch eine durchdachte Graphikübersicht

Die Leistungsgraphik bildet sehr anschaulich den Grad

der Ausbelastung der Probanden hinsichtlich der

Parameter „Watt“, „Herzfrequenzreserve (HRR (B))“,

„Atemreserve (BR FEV%)“ und „Respiratorischer

Austauschrate (RER)“ ab:

Die numerische Darstellung von Werten, an denen der

Nutzer sowohl den Ist- als auch den Sollwert einfach und

schnell ablesen kann, wird durch die graphische Darstellung

dieser Werte optimal ergänzt.

In dieser Graphik hat der Nutzer die Werte der Parameter V‘O2,

V‘CO2, Watt und HR aus aktuellen sowie vorhergehenden

Phasen in einem Blick. Die senkrechten Linien indizieren den

Beginn einer jeweiligen Phase, was den Überblick erleichtert.

Zudem zeigt das grün gestrichelte Feld den am Ende der

Testphase zu erreichenden Soll-Wert an.

Numerische Darstellung der Ist- und Sollwerte. Selbstverständlich kann sowohl Anzahl als auch die Auswahl der Parameter vom Benutzer geändert werden.

Graphische Darstellung der Ist- und Sollwert(e)

Ist- und Sollwert der Belastung (Watt)

Ist- und Sollwert der Herzfrequenz

Ist- und Sollwert der Sauerstoffaufnahme

Ist-Wert Kohlendioxidabgabe

Ist-Wert „Respiratory Exchange Rate“

Ist-Wert Systolischer Blutdruck

Ist-Wert Diastolischer Blutdruck

Bisher abgelaufene Zeit (Gesamt)

Vyntus CPX Software

Herzfrequenz (und/oder EKG) können selbstverständlich

während der Belastung mit registriert werden. Optimal

hierfür ist das voll integrierte 12-Kanal Vyntus ECG mit

zugehöriger Software: Am besten als komplettes EKG auf

einem zweiten Monitor oder als einzelne Graphik (bei einem

Monitor). Alternativ kann man die Herzfrequenz auch über

den eingebauten SpO2-Sensor, einen Polar®-Brustgurt oder

über andere, kombinierbare Fremd-EKGs der Ergospirometrie

erhalten.


Ergebnis und Interpretation Im Ergebnis-Bildschirm am Ende der Messung kann in verschiedene Graphikansichten gewechselt werden, was dem Nutzer

eine Auswahl an verschiedenen Interpretationshilfen und -ansätzen bietet.

Mögliche Limitierungen

BR/HRR gegen die Zeit

Belastungsprofil

9-Felder-Graphik nach Wasserman (2012)

Ergebnisse der EFVL-Messung

Automatische Interpretation und Graduierung der Ergebnisse

Eigene Kommentare/Interpretation

Der Tab „Anleitung“ bietet textuelle Hilfen

V‘O2, V‘CO2, HR und Watt gegen die Zeit

numerische Darstellung der Ergebnisse

Vyntus CPX Software - Auswertung


Graphische Darstellungen im Ergebnis-Bildschirm

Im Ergebnis-Bildschirm werden neben der numerischen Darstellung der Messergebnisse zwei Graphiken angezeigt. Zudem

können im rechten Graphik-Fenster weitere Darstellungen zur Ansicht angewählt werden.

Im linken Fenster werden dargestellt:V‘O2 , V‘CO2 , Herzfrequenz (HR) und Belastung (Watt) gegen die Zeit

Im rechten Fenster werden dargestellt:Atemreserve (BR FEV%) und Herzfrequenzreserve (HRR) gegen die Zeit

Mit Verschieben der gestrichelten Linie (Raute) nach links oder rechts in einem der beiden

Fenster verändern sich die in der Ergebnistabelle angezeigten Werte entsprechend der

neuen Position.

Die gestrichelten Flächen kennzeichnen die individuellen Sollwertbereiche des Probanden.

Die senkrechten Linien in den Graphiken zeigen verschiedene Marker während der Messung an, z. B.

R = Beginn der Referenz-Phase

T = Beginn der Testphase

E = Beginn der Erholungsphase

Es ist möglich, noch weitere Marker hinzuzufügen.

Die Punkte VT1, VT2 und VT3 bestimmen die ventilatorischen Schwellen. (Näheres zu den ventilatorischen Schwellen siehe

Kapitel „Schwellenbestimmung“ in dieser Sonderausgabe).



Mögliche Limitierungen

Die Anzeige von möglichen Limitierungen lässt auf mögliche

Erkrankungen schließen bzw. schließt diese als Grund für

kardiopulmonare Einschränkungen aus. Hier muss jedoch

beachtet werden, dass die möglichen Limitierungen lediglich

einen Vorschlag auf Basis der Messwerte darstellen und vom

auswertenden Arzt überprüft werden müssen (modifiziert

nach Weisman (2002)). Die SentrySuite CPET-Software

überprüft die Messergebnisse auf folgende mögliche

Limitierungen:

• Herzinsuffizienz

• COPD

• Interstitielle Lungenerkrankungen

• Pulmonal-vaskuläre Erkrankung

• Übergewicht

• Fehlendes Training

Jedes Segment in der Darstellung entspricht einem

Messparameter. Sprechen die gemessenen Parameterwerte

jeweils für eine oder mehrere bestimmte Limitierung/en,

wird das entsprechende Segment rot markiert. Ist aufgrund

der gemessenen Werte eine oder mehrere Limitierung/en

auszuschließen, wird das entsprechende Segment in der

entsprechenden Limitierungsrubrik grün gekennzeichnet.

Weiß gefärbte Segmente indizieren normale Werte; eventuell

grau hinterlegte Felder deuten darauf hin, dass z.B. aufgrund

von fehlenden Blutgaswerten (beispielsweise zur Berechnung

von P(A-a)O2) dieser Parameter nicht ausgewertet werden

konnte.

Neben der oben genannten Darstellung von Sollwerten,

numerischen und graphischen Messwerten sowie der bereits

in der Einführung erläuterten 9-Felder-Graphik gibt es noch

viele weitere, hilfreiche Graphiken und Textbausteine, die die

Auswertung und Zusammenfassung wesentlich vereinfachen

und unterstützen:


Gemessene Fluss-Volumen-Kurven (überlagert)

Darstellung der während des CPETs aufgezeichneten Fluss-Volumen-Kurven im Balkendiagramm

EFVL - Fluss/Volumen während der Belastung

Probanden mit eingeschränkter Lungenfunktion, die während

einer Ergospirometrie-Messung aufgrund geringerer

Belastbarkeit unter besonderer Beobachtung stehen müssen,

können durch eine EFVL-Messung während der Belastung

übersichtlich kontrolliert und hinsichtlich möglicher weiterer

Belastung beurteilt werden. Hierbei werden auch die

wichtigen Aspekte ersichtlich, wann bzw. ob überhaupt eine

Lungenfunktionsstörung eine weitere Belastung verhindert.


Vyntus CPX Auswerte-Workflow - einfach in der Bedienung vom Anfänger bis hin zum Experten

Nach Abschluss der Messung führt Sie der Auswerte-Workflow automatisch Schritt für Schritt durch die Nachbearbeitung

(siehe auch Edit-Mode). Klicken Sie einfach auf „Weiter“. Ihre Auswertung/Interpretation wird dadurch standardisiert und

verkürzt Ihre Zeit zur Beurteilung der Messung. Je nach Nutzung können unterschiedliche Workflows in Bezug auf die

Auswerteschritte und deren Reihenfolge generiert werden. Dabei werden Sie durch intelligente Auswertealgorithmen wie z.B.

bei Schwellenbestimmungen oder Steigungsberechnungen vom Programm unterstützt - die letztendliche Entscheidung obliegt

dem auswertenden Arzt.

Der komplette Workflow beinhaltet:

• Eingabe der Kriterien, warum die Belastungsphase beendet wurde - entweder manuell oder mit Hilfe von vordefinierten

Texten

• Bearbeitung der Bereiche für die Ruhe-, Referenz-, Test- und Erholungsphase

• Bearbeitung der Bereiche für die Ermittlung der Steigungen (Slopes)

• Bearbeitung der ventilatorischen Schwelle VT1



• Bearbeitung der gemessenen EFVL (Belastungs-Fluss/Volumen-Kurven)

• Bearbeitung von RPE / Eingabe oder Änderung von Markierungen, Blutgasen, RPE-Werten ...

• Bearbeitung von Steady State-Messungen

Beispiel eines Workflows:

Bearbeitung der Phasenwerte

Bearbeitung der Steigungsbereiche

Bearbeitung von VT2

Bearbeitung der gemessenen EFVL



Automatische Interpretation und Graduierung der Messergebnisse

Der Tab „Auto Interpretation“ zeigt eine automatische Interpretation der Messergebnisse in Textform an:

Für die automatische Interpretation existiert eine Auswahl an

Autoren, nach denen der Interpretationsvorschlag erfolgen

soll. Das jeweilige Messprogramm speichert den zuletzt

ausgewählten Autor und zeigt diesen bei der nächsten

Untersuchung als Standard-Autor an. Im Bereich der

Ergospirometrie steht z.B. „CPET Eschenbacher, Mannina

(1990)“ - Eschenbacher (1990) - zur Verfügung.

Der Interpretationsvorschlag dient als Hinweis für den Arzt

und muss von diesem überprüft werden.

Zu der textlichen Interpretation wird dem Nutzer eine

Graduierung der Ergebnisse angezeigt, welche auf Basis

des Sollwerts für die maximale Sauerstoffaufnahme erfolgt

(Löllgen (2010)):

Exzellent = V‘O2max % Soll ≥ 120

Normal = 85 ≤ V‘O2max % Soll < 120

Leicht = 70 ≤ V‘O2max % Soll < 85

Mittelgradig = 50 ≤ V‘O2max % Soll < 70

Schwer = V‘O2max % Soll < 50

Eigene Kommentare/Interpretation

Unter dem Tab „Interpretation/Kommentare“ können Kommentare und/oder Interpretationen manuell erstellt werden,

wobei verschiedene Vorlagen und Makros geladen werden können. Zudem lassen sich die manuell eingegebenen Texte durch

eine Auswahl an Layoutmöglichkeiten wie Schriftart individuell gestalten.

Unter „Vorlagen“ können Sie entweder aus bereits vorgefertigten Textbausteinen wählen oder aber Ihren eigenen Text

verfassen. Entsprechend der Vorlage werden dann auch die zugehörigen Messwerte direkt aus der Messung abgerufen und

in den Text eingepflegt.

Mit einem einzigen Mausklick bekommen Sie somit eine komplette Zusammenfassung, die Sie ggf. noch bearbeiten und

ergänzen können. Alle Graphiken sowie Mess- und Auswerteparameter können sowohl in vorgefertigte als auch frei

generierbare Reports übernommen werden. Diese können sowohl am Bildschirm betrachtet, ausgedruckt oder als PDF

gespeichert werden. Auch ein Export der Daten nach z.B. Excel® zur Weiterverarbeitung ist einfach möglich.



Edit Mode Neben dem automatischen Workflow am Ende einer Messung können Sie selbstverständlich auch einzelne Teilbereiche

manuell über den Edit-Mode bearbeiten, welcher hier nur exemplarisch dargestellt werden soll.

Schwellenbestimmung

Wie unter „Schwellenbestimmung“ (siehe Grundlagen und Diagnostik) ausgeführt, gibt es verschiedene Methoden, die

einzelnen Schwellen zu bestimmen, was hier anhand von VT1 erläutert werden soll.

Bereits am Ende einer Messung versucht das Programm, die verschiedenen Schwellen (Knickpunkte) mathematisch im

vorgegebenen, weißen Bereich zu finden und zeichnet diese ein:

• Orange: Knickpunkt in der V-Slope Graphik (V‘CO2(V‘O2))

• Hellblau: Knickpunkt in EqO2(Zeit)

• Rot: Knickpunkt in V‘CO2(Zeit)

Da diese Punkte jedoch normalerweise nicht alle identisch sind, wird auch die blaue (vertikale) Linie als Mittelwert aller

gefundenen Knickpunkte eingezeichnet. Ebenso versucht das Programm, diese Knickpunkte durch Regressionsgeraden zu

unterstützen (oder auch ggf. zu widerlegen).

Die weißen Bereiche können über „Drag and Drop“ einfach geändert werden, um eine neue Berechnung anzustoßen, oder

man kann die blaue Linie manuell dorthin verschieben, wo nach Einschätzung des Arztes die Schwelle liegt. Die entsprechenden

Daten werden auch numerisch in der Tabelle am Bildschirm dargestellt. Zur besseren Auswertung kann jede Graphik auch auf

den ganzen Bildschirm vergrößert werden.

Vyntus CPX Software - Edit Mode


Steigungsberechnungen

Wie bereits in der Einleitung dargestellt, ist es für verschiedene Auswertungen erforderlich, auch das dynamische Verhalten

von Parametern (z.B. V‘E(V‘CO2)-Slope) zu errechnen.

Auch dies wird im Programm bereits automatisch am Ende der Messung durchgeführt und kann über den Edit-Mode überprüft

und ggf. bearbeitet werden:

Hier sind die 4 wichtigsten Steigungen zusammengefasst, die über die weißen Bereichen berechnet werden:

• Oben links: Aerobe Kapazität (V‘O2(Watt))

• Oben rechts: Atemeffizienz für CO2 (V‘E(V‘CO2))

• Unten links: Atemeffizienz für O2 (V‘E(V‘O2))

• Unten rechts: Kardiale Effizienz (HR(V‘O2/kg))

Auch hier kann der Benutzer die voreingestellten weißen Bereiche ändern und damit eine neue Berechnung anstoßen. Die

entsprechenden Daten werden ebenfalls numerisch in der Tabelle am Bildschirm zusammengefasst.

Vyntus CPX Software - Edit Mode

Referenzen:

• Eschenbacher W.L., Mannina A.: An algorithm for the interpretation of cardiopulmonary exercise tests. Chest 97 (1990); 263-267.

• Löllgen H., Erdmann E., Gitt A.K.: Ergometrie, 3. Edition. SPRINGER (2010).

• Weisman I.M., Zeballos R.J.: An Integrative Approach to the Interpretation of cardiopulmonary Exercise TestingClinical Exercise Testing Prog Respir Res. Basel, Karger 32 (2002); 300-322.


Vyntus® ECG

Vyntus ECG - die Kunst diagnostischer Integration

Das Vyntus ECG ist dafür konzipiert, Oberflächen-EKGs

an Patienten zu messen. Es kommuniziert kabellos direkt

über Bluetooth® und ist vollständig in das Vyntus CPX-

System integriert. Patienten profitieren von der kabellosen

Technologie, dem kleinen und leichten Design des Verstärkers

und den kurzen Elektrodenkabeln, die ihnen verbesserten

Komfort und maximale Bewegungsfreiheit ermöglichen.

Eine Gesamtübersicht an nur einem Monitor verspricht eine

benutzerfreundliche Oberfläche. Das gemessene EKG kann

auf dem Bildschirm oder bequem in ausgedruckter Form auf

Papier dargestellt werden.

Exzellente diagnostische und prognostische Werte

in einer leistungsstarken Kombination

Die Verbindung von Herz- mit Lungenwerten ist für

eine komplette Ergospirometrie unabdingbar, da

kardiale Anomalien oft nur dann ersichtlich sind, wenn

das Herz unter erhöhter Belastung arbeiten muss.

Das Vyntus ECG ermöglicht die Durchführung einer 12-Kanal-

Belastungs-EKG-Messung, wobei die Signale automatisch

evaluiert und analysiert werden. Während der Messung

werden gefundene Auffälligkeiten wie z.B. Extrasystolen

oder Schrittmachererkennung automatisch am Bildschirm

markiert. Dass Vorschub, Verstärkung, Ableitungsauswahl

etc. verändert werden können, ist selbstverständlich,

ebenso wie vom Benutzer definierbare Druckbereiche sowie

Online-Druck während der Messung. Zusätzlich bietet das

Vyntus ECG eine „Full-Disclosure“-Funktion, mit dem die

ungefilterten, kontinuierlichen EKG-Signale gespeichert

werden können. Das 12-Kanal- Vyntus ECG wird mithilfe von

SentrySuite komplett und nahtlos in das Vyntus CPX-System

integriert. Dies verhilft Laboren zu einem wirkungsvollen

Einsatz ihrer medizinischen Geräte und HIT-Investitionen und

bietet eine einfache und übersichtliche Interpretation der

Messergebnisse. Dies bedeutet für Sie:

• Eine Benutzeroberfläche

• Ein Programm zum Erlernen

• Eine zentrale Datenbank

• Ein Kombi-Report

• Eine Netzwerk-Anbindung

• Eine KIS-Kopplung


Das Vyntus ECG wird über Bluetooth® drahtlos mit dem PC

oder Notebook verbunden und erlaubt die Aufzeichnung

eines 12-Kanal-EKGs sowohl in Ruhe als auch während der

Belastung.


Ruhe-EKG Das Ruhe-EKG kann bei Bedarf mehrere Versuche aufzeichnen

und wie z.B. in der Spirometrie diese miteinander vergleichen.

Zusätzlich wird auch ein Interpretationsvorschlag nach HES

(Hannoversches EKG-Interpretationssystem, Willems (1991))

erarbeitet.


Ruhe-EKG nach der Aufzeichnung mit HES-Interpretationsvorschlag und Graduierung

Belastungs-EKG Auch das Belastungs-EKG hat eine ansprechende graphische

Oberfläche und lässt keine Wünsche offen:

Belastungs-EKG während der Messung

Neben der kontinuierlichen Aufzeichnung der einzelnen

Ableitungen werden links die Komplexe mit den zugehörigen

ST-Werten dargestellt, unten links eine Full-Disclosure-

Aufzeichnung mit evtl. vorhandenen Markierungen von

Abnormitäten. Beide Aufzeichnungen können sogar während

der Messung angehalten und zurückgescrollt werden, um

sich vorherige Signale schon während der Messung nochmals

anzusehen. Unten rechts ist ein vom Benutzer wählbarer

Komplex gezeigt, welcher mit dem Referenz-Signal sowie

den zugehörigen numerischen Abweichungen dargestellt ist.

Die kompletten EKG-Rohdaten werden während

der gesamten Belastungsmessung aufgezeichnet

und gespeichert.

Das HES® -Programm war Teil des Projektes “Common Standards

for Quantitative Electrocardiography”, CSE. Die Ergebnisse wurden unabhängig analysiert unter

Willems J.L et al.: The diagnostic performance of computer programs for the interpretation of electrocardiograms. N Engl J Med. 25_325 (1991); 1767-73.

EKG-AufzeichnungNach dem Anschluss aller Elektroden können die vom Herzen

stammenden minimalen schnellen Potentialunterschiede an

der Körperoberfläche ermittelt und vom Vyntus ECG auf-

gezeichnet werden. Zu Beginn der Messung wird zunächst

automatisch eine Elektrodenkontaktmessung durchgeführt.

Die grün gefärbten Elektroden im Screen signalisieren einen guten Kontakt.

Bei schlechtem Kontakt blinkt die entsprechende Elektrode orange.

Nach der Überprüfung der Elektrodenkontakte beginnt

automatisch die EKG-Aufzeichnung.


Vyntus® CPX - Option Erhöhte / Erniedrigte FIO2

Eine leistungsstarke Erweiterung

Mit dieser Option ist es möglich, sowohl Messungen

bei erhöhter als auch erniedrigter Sauerstoffatmung

durchzuführen. Dazu wird am Volumensensor, an dem

auch der Gas-Probenschlauch angeschlossen ist, ein

Y-Ventil angebracht, so dass der Proband aus einem

Reservoir je nach Füllung erhöhte oder auch erniedrigte

Sauerstoffkonzentrationen einatmet und damit eine

Belastungsuntersuchung durchgeführt werden kann.

Prinzip der Messung; der Beutel mit der einzuatmenden Sauerstoffkonzentration wird entweder über eine Gasflasche oder durch einen geeigneten Blender gefüllt.

Anordnung der Einzelteile; die Messung kann sowohl mit einer Maske als auch mit einem Mundstück durchgeführt werden. Zur Unterstützung ist auch eine Kopfhalterung erhältlich.

Der Messablauf ist praktisch identisch mit der BxB-Messung;

der einzige Unterscheid besteht darin, dass bei dieser

Messung normalerweise die Eschenbacher-Transformation

(Eschenbacher (2016)) verwendet wird, da die Haldane-

Transformation (Haldane (1912)) vor allem bei erhöhten

Sauerstoffkonzentrationen keine plausiblen und verlässlichen

Daten liefert (siehe auch Kapitel „Haldane- und Eschenbacher-

Transformation“).

Erhöhte FIO2

Probanden mit Ventilations-Perfusions-Störungen (z.B.

Transplantationspatienten, idiopathische Lungenfibrose,

schwere COPD) sind oftmals nicht mehr in der Lage,

selbst am täglichen Leben ohne zusätzliche Sauerstoffzufuhr

teilzunehmen. Daher haben sie meist eine separate nasale

Sauerstoffversorgung, um wenigstens geringe Arbeiten

verrichten zu können,

und sei es nur, um

sich in der häuslichen

Wohnung zu bewegen

oder spazieren zu

gehen. Um diese

Probanden hinsichtlich

ihrer Belastbarkeit zu

untersuchen, muss

während der Messung Sauerstoff zugeführt werden. Dies ist

jedoch mit einer nasalen Zufuhr eines konstanten O2-Flusses

nicht machbar: Die Ventilation verändert sich mit der

Belastung, eine Erhöhung der Ventilation würde jedoch

- bei konstantem O2-Fluss - zu einer Erniedrigung der

FIO2 führt. Dies hat jedoch Ein- bzw. Auswascheffekte

zur Folge, wodurch man nicht mehr die eigentliche

Sauerstoffaufnahme, sondern eine Überlagerung von

Sauerstoffaufnahme und Auswascheffekten (oder

Einwascheffekten) misst. Um dieses Problem zu umgehen,

führt man dem Probanden während der Belastung

eine konstante FIO2-Konzentration über den Beutel zu.

Weiterhin berücksichtigt die Option auch

den zusätzlichen Totraum durch das Y-Ventil.

Generell ist bei diesen Messungen zu beachten, dass

zu Beginn der Messung zuerst die Lunge und das Blut

eingewaschen werden muss (V‘O2 zu hoch, RER zu

niedrig), bis sich ein Gleichgewicht eingestellt hat. Dies

kann bei starken Ventilations-Perfusions-Störungen bis zu

10 Minuten betragen. Erst dann sollte mit der eigentlichen

Messung und Belastung begonnen werden.



Erniedrigte FIO2

Dieselbe Anordnung kann man auch verwenden, um die

eingeatmete Sauerstoffkonzentration zu reduzieren: Die

Sauerstoffaufnahme hängt wesentlich vom in der Lunge

vorherrschenden Sauerstoff-Partialdruck PAO2, und somit

vom Umgebungs-Partialdruck PIO2 ab.

Erniedrigte FIO2 zur Höhensimulation

Dieser gibt sich aus dem aktuellen Luftdruck Pbar und der

Sauerstoffkonzentration FIO2 zu

PIO2 [kPa] = Pbar [kPa] * FIO2 [%] /100

Demzufolge ist der Sauerstoffpartialdruck in der

Umgebung (und damit auch in der Lunge) sehr

stark vom Umgebungs-Luftdruck und somit von

der Höhe über dem Meeresspiegel abhängig.

Eine Absenkung der PIO2 kann man also dadurch erreichen,

dass man entweder den Luftdruck oder die eingeatmete

Sauerstoffkonzentration reduziert. Der Zusammenhang

zwischen Höhe und FIO2 ist in nachfolgender Tabelle

zusammengestellt:

Zusammenhang zwischen Höhe, Luftdruck und Sauerstoffkonzentration

Anstelle einer Messung in 2500 m Höhe kann man diese

auch im Labor durchführen, indem man (bei normalem

Luftdruck) die Sauerstoffkonzentration auf ca. 15,5 %

reduziert. Mit dieser Option hat man somit die Möglichkeit,

Höhentauglichkeit, Flugtauglichkeit oder auch - wie z.B.

bei Hochleistungssportlern - die Auswirkungen eines

Höhentrainings im Labor nachzustellen und zu untersuchen.

In einem modernen Passagier-Flugzeug herrscht normalerweise ein Druck, der etwa 2500 m (oder ca. 15,5 % O2) entspricht.

Der Messablauf ist praktisch identisch mit der BxB-Messung

bei erhöhter Sauerstoffzufuhr; der einzige Unterschied besteht

darin, dass nun eine reduzierte Sauerstoffkonzentration in

den Beutel gefüllt wird.

Auch hier ist zu beachten, dass zu Beginn der Messung zuerst

die Lunge und das Blut ausgewaschen werden muss (V‘O2 zu

klein, RER zu hoch), bis sich ein Gleichgewicht eingestellt hat.

Erst dann sollte mit der eigentlichen Belastung begonnen

werden.

Weiterhin ist anzumerken, dass sowohl bei erhöhter als auch

erniedrigter FIO2 die eingestellte Sauerstoffkonzentration

über die ganze Messung konstant bleiben muss, um auch

während der Messung Ein- und Auswascheffekte zu

vermeiden.


Referenzen:[1] Haldane J.S.: Methods of air analysis. Charles Griffin & Co.,

Ltd., JB Lippincott Co., Philadelphia (1912).

[2] Eschenbacher H.: Haldane and Eschenbacher transformation. White Paper RD5693A (0716/PDF). CareFusion (2016).

Höhe Druck FiO2

[m] [hPa] [%]0 1013 20,9%

500 956 19,7%1000 901 18,6%1500 849 17,5%2000 799 16,5%2500 752 15,5%3000 707 14,6%3500 664 13,7%4000 624 12,9%4500 585 12,1%5000 549 11,3%5500 514 10,6%6000 481 9,9%6500 450 9,3%7000 420 8,7%7500 392 8,1%8000 366 7,6%8800 326 6,7%


Vyntus® CPX - Canopy Option

Canopy - Indirekte Kalorimetrie Die Bestimmung des Energie-Grundumsatzes

über die Haubenmessung (Canopy) ist eine

patientenfreundliche, bewährte Methode. Bei

der Entwicklung dieser Option haben wir den

Hauptgesichtspunkt auf die Reinigung und

Hygiene gelegt, welche heutzutage immer

wichtiger wird.

Durch das neuartige, patentierte Absaugsystem

(zusammen mit der Einmal-Haubenfolie (1) und

dem MicroGard® Filter (4)) müssen nach einem

Patientenwechsel nur die beiden Halteringe (3),

mit der die Folie an der Halterung (2) befestigt

ist, gereinigt und desinfiziert werden.

Das leistungsstarke Canopy-Modul (6) (auch hier

kann das mit der Ausatemluft des Probanden

in Verbindung kommende Teil gereinigt

werden (7)) erlaubt den zusätzlichen Einsatz

eines Bakterienfilters (4) zum Schutz aller

nachfolgenden Teile (5) vor Kontamination; bei

Bedarf können aber auch diese gereinigt und

desinfiziert werden.


Das Absaugsystem kann über einen weiten Bereich von ca.

25 L/min bis ca. 80 L/min variiert werden. Es kann sowohl

auf einen festen Wert eingestellt werden oder aber

automatisch über die Software so gesteuert werden, dass

sich die Absaugströmung anhand der gemessenen CO2-

Konzentration automatisch an den Patienten anpasst. Es ist

so konstruiert, dass das Gebläse nicht mit der Atemluft des

Probanden in Berührung kommt.

13

2

34 5

7

6



Messung und Auswertung

Die Messung läuft ähnlich wie eine BxB-Messung ab, nur

dass nun im Startup-Fenster die Ruhesollwerte sowie die

Ansteuerung des Gebläses angezeigt werden.

Im Feld darunter schlägt das Gerät anhand der

Patientendaten vor, mit welcher Strömung man die

Messung starten sollte. Zusätzlich kann man hier

anwählen, ob man die Messung mit einem festen V’E-

Wert durchführen möchte, oder ob die Software die

Strömung automatisch regeln soll (dies kann auch noch

während der Messung geändert werden).

Ähnlich wie bei BxB können auch hier verschiedene Profile

ausgewählt werden, um während der Messung zusätzliche

Funktionen wie z.B. Nullabgleich der Gasanalysatoren

bei längeren Messungen, Blutdruckmessung oder

Blutgaseingabe automatisch ablaufen zu lassen.

Während der Messung werden die Werte ständig

überwacht. Bei Abweichung von den zu erwartenden

Werten wird der Benutzer über ein Fenster darauf

hingewiesen, um ggf. einzugreifen.

Am Ende der Messung werden die Daten numerisch und graphisch in übersichtlicher Form dargestellt, und der Benutzer hat

über den Edit-Mode die Möglichkeit, einzelne Bereiche für die Auswertung zu verwerfen oder zusammenzufassen. Bei Bedarf

kann man auch noch den gemessenen Harnstoff für weitere Berechnungen eingeben.

Neben den üblichen Parametern wie

V’O2, V’CO2, RER und V‘O2/kg sind

hier vor allem folgende Parameter

von Interesse:

• EE (Energieumsatz)

• npRER (Nicht Protein-RER)

• Aufteilung der

Energieproduktion und des

Stoffverbrauchs in

- Kohlenhydrate

- Fette

- Proteine (bei Eingabe von

Harnstickstoff)

bezüglich g/Tag, prozentualer

Stoffanteil, prozentualer

Energieanteil …

Wie im Abschnitt „Indirekte Kalorimetrie“ ausgeführt, gibt

es verschiedene Berechnungsformeln, welche vom Benutzer

über Software-Einstellungen frei generierbar sind.



Schwellenbestimmung

Ein wichtiger Aspekt der Ergospirometrie ist die Bestimmung

der verschiedenen Schwellen, um z.B. die anaerobe Schwelle,

den respiratorischen Kompensationspunkt oder auch die

Dauerleistung zu bestimmen. In den Ergospirometrie-

Graphiken kann man diese unterschiedlichen Schwellen

meist als Knickpunkte beobachten. Leider gibt es

jedoch in der Literatur teilweise widersprüchliche

Bezeichnungen und Abkürzungen, die oftmals zu

Verwirrungen, Missverständnissen (Binder (2008)) bis hin zu

Fehlinterpretationen führen können.

Während z.B. Wasserman (2012) den ersten Knickpunkt

als anaerobe Schwelle (AT) bezeichnet, wird dieser in

der Sportmedizin z.B. von Kindermann (2004) als aerobe

Schwelle (AE oder AeS) bezeichnet.

Ähnlich verhält es sich mit dem zweiten Knickpunkt:

Wasserman beschreibt diesen als Respiratorischen

Kompensationspunkt (RCP), in der Sportmedizin wird jedoch

dieser meist als anaerobe Schwelle bezeichnet.

Auch die Klassifizierung nach Weber (1997) wurde laut

Publikation anhand der anaeroben Schwelle festgelegt,

welche Weber bei RER = 1 definiert hat. Auch dieser Punkt

liegt nahe am MLSS (oder RCP nach Wasserman) und nicht

an der anaeroben Schwelle nach Wasserman (AT).

In der Sportmedizin wird in vielen Fällen, vor allem auch wegen

der relativ einfachen Bestimmung, Laktat zur Festlegung der

verschiedenen aeroben und anaeroben Bereiche verwendet.

Damit hat man die Möglichkeit, Trainingserfolge - auch im

Feld - rasch auszuwerten und kann durch die Kombination

von CPET mit Laktatabnahme auch Labor-Messungen und

Feldtests miteinander vergleichen.

Die Zuordnung der Laktat- und ventilatorischen Schwellen ist

in Abb 1. schematisch dargestellt.

Leider gibt es auch hier einige Begriffsverwirrungen:

Wasserman definiert den Beginn des Laktatanstiegs als

sogenannte Laktatschwelle LT (und als anaerobe Schwelle),

während z.B. Mader (1976) von der anaeroben Schwelle

bei einem Laktatwert von ca. 4 mmol spricht, welcher

inzwischen durch verschiedene Methoden wie z.B. der

Bestimmung des Maximalen Laktat-Steady-State (MLSS)

oder andere anaerobe Laktat-Schwellen verfeinert wurde

(z.B. Heck (1985), Dickhut (1991), Stegmann (1981), Pokan

(2004) und andere). LT liegt demzufolge in der Nähe des

ersten Knickpunktes (VT1, nach Wasserman AT), MLSS in

Trainingsbereiche werden normalerweise anhand der

anaeroben Schwelle (nach der Sportmedizin, also RCP nach

Wasserman) festgelegt. Die oben genannte Verwirrung hat

jedoch teilweise so weit geführt, dass man die anaerobe

Schwelle nach Wasserman festgelegt hat, daraus einen

Trainingsplan erstellt hat und sich anschließend gewundert

hat, dass das Training praktisch nutzlos war.

Um diese Verwirrung in Zukunft zu vermeiden, haben wir in

der Ergospirometrie-Arbeitsgruppe bereits im Jahre 2012 für

Deutschland beschlossen (Westhoff 2013), diese Schwellen

nicht mehr als aerob, anaerob oder als respiratorischen

Kompensationspunkt zu bezeichnen, sondern entsprechend

der Reihenfolge der Entstehung als ventilatorische Schwellen

VT1 und VT2 zu benennen. Diese Bezeichnung scheint

sich inzwischen auch international durchzusetzen, so

dass wir diese Festlegung auch in alle unsere aktuellen

Softwareversionen übernommen haben.

Darüber hinaus kann man - oftmals jedoch nur bei

leistungsfähigen Sportlern - einen dritten Knickpunkt

beobachten, welchen wir ebenfalls in unsere Software als

VT3 mit aufgenommen haben, obwohl dieser bisher in

der Literatur kaum beschrieben ist und dessen Bedeutung

auch noch nicht ganz geklärt ist (einige Anmerkungen

dazu weiter unten). Dieser Punkt wird dann von der

Sportmedizin manchmal ebenfalls als „Respiratorischer

Kompensationspunkt“, als „Panikatmung“ oder auch als

„Hot Ventilation“ bezeichnet.

Abb. 1: Zusammenhang zwischen Laktat- und ventilatorischen Schwellen

Last/Zeit

Lakt

at

MLSSLT

Vent

ilatio

n

Last/Zeit

VT2 VT3VT1

der Nähe des zweiten Knickpunktes (VT2, nach Wasserman

demzufolge bei RCP). Leider lassen sich weder der zweite

noch der dritte Knickpunkt (sofern erreicht) direkt in der

Laktatkurve erkennen.


SeS, JLAB JLAB <V 5.72

Binder Wasserman Sportmedizin Laktat

VT1 AE AE AT AeS, AeT, 1. Laktat-Schwelle (Beginn des Laktat-Anstiegs), LT

VT2 AT AT RCP AnT, IAS, MLSS, IAT, ....

2. Laktat-Schwelle, MLSS (ca. 4 mmol) oder verschie-dene andere Methoden wie Dickhut, Stegmann etc.

VT3 RCP ?? ?? Manchmal als Hot Ventilation (HV), manchmal auch als RCP bezeichnet

--


Eine Übersicht der verschiedenen Bezeichnungen und wie diese in unseren Programmen umgesetzt sind, finden Sie in der

nachstehenden Tabelle:

Dabei stehen die einzelnen Abkürzungen für:

VT1, VT2, VT3 = Erste, zweite und dritte ventilatorische Schwelle

AE, AeS, AeT = Aerobe Schwelle

AT, AnT = Anaerobe Schwelle

IAS, IAT = Individuelle anaerobe Schwelle

LT = Laktat-Schwelle (Beginn des Laktat-Anstiegs)

MLSS = Maximaler Laktat-Steady State

RCP = Respiratorischer Kompensationspunkt

HV = Hot Ventilation („Extreme“ Hyperventilation)

Wie bereits erwähnt und in der obigen Tabelle ersichtlich, gibt es auch bei den Laktatschwellen unterschiedliche und teilweise

missverständliche Begriffe. Es wäre daher empfehlenswert, auch hier (analog zu den ventilatorischen Schwellen) LT1 für den

Beginn und LT2 für die zweite Schwelle zu verwenden. Außerdem sollte man auch angeben, welche der inzwischen mehr als

60 verschiedenen Konzepte für die Festlegung der Laktatschwellen verwendet wurden.

In der Ergospirometrie kann man die verschiedenen Schwellen anhand mehr oder weniger ausgeprägten Knickpunkten erken-

nen. Diese sind je nach gewählten Parametern in den einzelnen Graphiken gut, weniger gut oder manchmal überhaupt nicht

zu erkennen, so dass man immer mehrere Graphiken gleichzeitig betrachten sollte. Dabei sollte man auch beachten, dass wir

zwar immer von „Schwellen“ reden, genau genommen sind dies jedoch Übergangsbereiche, die nicht schlagartig auftreten,

sondern aufgrund von verschiedenen Regelungsmechanismen im Körper einen Übergangsbereich darstellen, so dass sie ggf.

bei den einzelnen Graphiken nicht immer exakt an derselben Stelle liegen. Auch die Mittelung der einzelnen Parameter spielt

hier eine Rolle (z.B. über 8 Atemzüge, 30 Sekunden o.ä.). Nach unserer Erfahrung hat sich ein gleitender Mittelwert über

etwa 8 bis 10 Atemzüge bewährt.

Das Auftreten dieser verschiedenen Knickpunkte soll nun etwas näher erläutert werden.

Abb. 2: Zusammenstellung verschiedener Schwellenbezeichnungen


Ventilatorische Schwelle VT1:

In Ruhe und bei geringer Belastung haben wir

typischerweise eine Mischverbrennung von ca. 50 % Fett

und 50 % Kohlenhydrate (Eiweiße trage nur wenig zur

Energiegewinnung bei und werden hier vernachlässigt).

Verbrennt man Fette mit Sauerstoff, so entstehen neben

der Energie aus 1000 mL Sauerstoff ca. 700 mL CO2, der

RER (=V‘CO2/V‘O2) liegt demzufolge bei 0,70. Während der

Kohlenhydratverbrennung kann man aus 1000 mL V‘O2 ca.

1000 mL CO2 produzieren, der RER wäre dann 1,00. Der

mittlere RER liegt somit in der Mischverbrennung bei ca.

(0,70 + 1,0)/2 = 0,85, und die V-Slope-Graphik V’CO2(V‘O2)

- Abb. 3 zeigt demzufolge im unteren Bereich einen linearen

Anstieg mit der Steigung von < 1 (ca. 0,85 - die gestrichelte

Linie wäre RER = 1,0 wenn genau so viel CO2 entstehen

würde wie Sauerstoff aufgenommen wird).

Abb. 3: Die Entstehung der verschiedenen Knickpunkte anhand der V-Slope-Graphik

Mit zunehmender Belastung wird der Energiebedarf höher

und der Körper „stellt fest“, dass er effizienter arbeiten sollte,

was bedeutet, dass der Körper versucht, mehr Kohlenhydrate

und weniger Fett zu verbrennen. Dies hat zur Folge, dass

jetzt pro Sauerstoffzunahme mehr CO2 produziert wird.

Gleichzeitig beginnt auch die anaerobe Glykolyse, aus der

ebenfalls CO2 (und Laktat) freigesetzt wird. Daher nähert sich

die Kurve ab diesem Zeitpunkt (VT1) langsam der RER=1-

Geraden an, und die Steigung wird > 1.

Da aufgrund der engen Kopplung von Ventilation und CO2

(Atemantrieb) das vermehrt anfallende V‘CO2 abgeatmet

werden muss, kann man diesen ventilatorischen Knickpunkt

VT1 auch in verschiedenen anderen Graphiken erkennen

(Abb. 4), wie z.B.

• V‘CO2 (V‘O2) (V-Slope Graphik)

• EqO2 (Zeit, Watt)

• V‘E (Zeit, Watt, V‘O2) oder V‘CO2 (Zeit, Watt, V‘O2)

• PETO2 (Zeit, Watt)

Zur Verifizierung ist es manchmal hilfreich, auch noch

weitere Parameter mit heranzuziehen:

• EqCO2 (Zeit, Watt) - geht vom Abfall in ein Plateau

über

• PETCO2 (Zeit, Watt) - geht vom Anstieg in ein Plateau

über

Wie bereits erwähnt, beginnt der Körper nun auch damit,

Energie über den anaeroben Stoffwechsel zu gewinnen. Das

dadurch entstehende CO2 und Laktat ist aber noch so gering,

dass es (bei nicht weiter steigender Belastung) vom Körper

wieder metabolisiert werden kann.

Abb. 4: Graphiken für die VT1-Bestimmung


Spätestens dann, wenn der Proband nicht mehr in der

Lage ist, genügend Sauerstoff für die Energiegewinnung

an die Muskulatur zu bringen und auch der bis dahin noch

relativ geringe, zusätzliche anaerobe Stoffwechsel nicht

mehr genügend Energie liefert, forciert der Körper nun

den anaeroben Stoffwechsel, welcher weiteres Laktat und

dadurch auch CO2 produziert. Auch diese Umstellung zeigt

sich in einem weiteren Knickpunkt (VT2, Abb. 3 und Abb. 5),

vor allem auch, weil der Körper nun aufgrund zunehmender


VT3

VT2

VT1

VO2

VCO2[mL/min]

[mL/min]

RER =1Steigung =1

Steigung <1

Steigung >1

1000 2000 3000 4000 5000

1000

2000

3000

4000

5000

Steigung >>1

Steigung >>>1

VT3VT2VT1EQO2

Last/Zeit

VT3VT2VT1

VO2

VCO2

VT3VT2VT1

Last/Zeit/VO2

VE VT3VT2VT1PET,O2

Last/Zeit


metaboler Acidose die Ventilation überproportional steigert:

• V‘E (V‘CO2)

• EqCO2 (Zeit, Watt)


• PETCO2 (Zeit, Watt)

Auch hier kann man zur Verifizierung noch weitere Parameter

mit heranziehen:

• EqO2 (Zeit, Watt) - weiterer Knickpunkt nach oben

• PETO2 (Zeit, Watt) - weiterer Knickpunkt nach oben


Ist der Proband noch in der Lage, sich weit über VT2 hinaus

zu belasten, so kann man oftmals noch einen weiteren

Knickpunkt (VT3, Abb. 3) feststellen, welcher bei Patienten

nur ganz selten zu beobachten ist:

Aufgrund der immer stärker werdenden Acidose ist der

Proband gar nicht mehr in der Lage, seine Atmung selbst

zu kontrollieren, und es kommt zu einer sehr starken

Hyperventilation (manchmal auch Panikatmung oder Hot

Ventilation bezeichnet), wobei die Atmung nur noch darauf

abzielt, so viel und so rasch wie möglich das angefallene

CO2 und die metabole Acidose zu kompensieren. Oftmals

kann man dies sogar am Atemgeräusch hören und in den

verschiedenen Graphiken erkennen (Abb. 6):

• V‘E (V‘CO2)

• EqO2, EqCO2 (Zeit, Watt)

• PETO2, PETCO2 (Zeit, Watt)


Inwieweit dieser 3. Knickpunkt auch für die weitere

Auswertung, Interpretation oder z.B. Trainingssteuerung


herangezogen werden kann, muss erst noch geklärt werden

und wird die Zukunft zeigen.


Abb. 7: Mess-Beispiel für alle drei Schwellen

Vergleich von ventilatorischen- und Laktat-Schwellen

Die oben genannten Schwellen VT1 und VT2 lassen sich -

sofern man die Messungen unter denselben Bedingungen

wie z.B. Belastungsprofil, Belastungsgerät durchführt - den

entsprechenden Laktatschwellen LT und MLSS zuordnen.

Bei solchen Vergleichen muss jedoch unbedingt beachtet

werden, dass

• Bei Messungen mit Laktat-Abnahme meist ein

Stufenprofil verwendet wird

• Bei CPET oft ein Rampenprofil verwendet wird, wodurch

V‘E, V‘O2, V‘CO2 und weitere Parameter der Belastung

hinterherlaufen


VT3VT2VT1

VCO2

VE VT3VT2VT1EQCO2

Last/Zeit

VT3VT2VT1

Last/Zeit/VO2

VE VT3VT2VT1

Last/Zeit

PET,CO2

VT3VT2VT1

VCO2

VE VT3VT2VT1EQO2

Last/Zeit

EQCO2

VT3VT2VT1

Last/Zeit/VO2

VE VT3VT2VT1

Last/Zeit

PET,CO2 PET,O2


• Bei Laktatabnahme oftmals die Belastung zur

Blutabnahme unterbrochen wird. Während dieser Zeit

kommt es natürlich zu einer kurzfristigen „Erholung“

(V‘E, V‘O2, HR und andere Parameter gehen zurück) und

Laktat wird teilweise metabolisiert.

• Der Proband bei der Wiederaufnahme der Belastung

zuerst viel anaerobe Energie bereitstellen muss, um

wieder in den Steady-State (oder quasi-Steady-State) zu

gelangen.

Verwendung der Schwellen

Wie schon geschildert, können diese Schwellen zur

Feststellung von verschiedenen Bereichen wie aerobe

Belastung (unterhalb VT1) oder die verschiedenen aerob-

anaeroben Übergänge (VT1 und VT2) herangezogen werden.

Eine Reduzierung von VT1 bei kranken Probanden kann z.B.

zur weiteren Differentialdiagnose herangezogen werden.

Ebenso wird vor allem der Bereich zwischen VT1 und VT2

bzw. VT2 selbst zur Trainingssteuerung herangezogen (z.B.

Kindermann (2004)).

Aufgrund der Kürze dieses Artikels kann hier nicht weiter

darauf eingegangen werden. Daher soll hier nur auf die

entsprechende weiterführende Literatur verwiesen werden

(z.B. Jones (1999), Cooper (2001), Rühle (2008) Wasserman

(2012), Kroidl (2013)).

Des Weiteren kann man anhand der Schwellen auch auf die

mögliche Dauerleistung zurückschließen, wie sie z.B. für die

Arbeitsmedizin oder Berentung notwendig ist, um anhand

von Belastungs-Vergleichstabellen ggf. eine Umschulung

oder Berentung zu veranlassen.

Aber auch hier muss darauf hingewiesen werden, dass

es bezüglich dem Begriff „Dauerleistung“ ähnliche

Missverständnisse wie bei den Schwellen gibt:

Während manche Publikationen (v.a. in der Sportmedizin)

die MLSS (demzufolge ergospirometrisch die VT2) als

Dauerleistungsgrenze bezeichnen, nehmen andere VT1 als

Dauerleistungsgrenze (z.B. Hollmann (1959) – Punkt des

optimalen Wirkungsgrades).

Es ist zwar offensichtlich, dass man sich an der MLSS noch

eine gewisse Zeit (ca. 30-60 Minuten) belasten kann,

ohne die anaeroben Reserven komplett auszuschöpfen,

andererseits kann man natürlich nicht erwarten, dass ein

Proband dies über einen ganzen Arbeitstag leisten kann.

Leider wird auch in den verschiedenen Richtlinien (z.B.

für die Verrentung) entweder überhaupt nicht auf die

Schwellen, sondern nur auf die V‘O2-max eingegangen,

oder aber immer nur von „anaerober Schwelle“ gesprochen.

Welche aber genau gemeint ist (VT1 oder VT2), bleibt leider

meist offen.

Meiner Meinung nach liegt die Dauerleistungsgrenze (für

einen 8-Stunden-Tag) in der Nähe von VT1, während sie für

„kurzfristige“ Dauerbelastungen (< 1 Stunde) nahe an VT2

liegt.


Referenzen:• Binder R.K., Wonisch M., Corra U., Cohen-Solal A.,

Vanhees L., Saner H., Schmid J.-P.: Methodological approach to the first and second lactate threshold in incremental cardiopulmonary exercise testing.

Eur J Cardiovasc Prev Rehabil 6_15 (2008); 726–734• Cooper C.B., Storer T.W.: Exercise testing and interpretation. Cambridge University Press (2001). ISBN: 0-521-64842-4. • Dickhuth H.-H., Huonker M., Munzel T. et al.: Individual

anaerobic threshold for evaluation of competitive athletes and patients with left ventricular dysfunctions. In: Bachl N, Graham TE, Löllgen H (Hrsg.): Advances in ergometry. Berlin, Heidelberg, New York, Springer (1991); 173–179.

• Heck H., Mader A., Hess G.,Mücke S., Müller R., Hollmann W.: Justification of the 4-mmol/l lactate threshold. Int J Sports Med 6 (1985); 117–130.

• Hollmann W.: The relationship between pH, lactic acid, potas-sium in the arterial and venous blood, the ventilation, PoW and puls frequency during increasing spirometric work in endurance trained and untrained persons. Chicago, 3rd Pan-American Congress for Sports Medicine (29.11.1959).

• Jones N.L.: Clinical Exercise Testing. 4th Edition, W.B. Saunders Company (1997). ISBN: 0-7216-6511-x.

• Kindermann W.: Anaerobe Schwelle. Salzburg, Austria (1986) Bd.-Hrsg. ISBN: 3886032388. Dt Zeitschrift für Sportmedizin 55 (2004); 161-162.

• Kroidl R.F., Schwarz S., Lehnigk B. Fritsch J.: Kursbuch Spiro-ergometrie - Technik und Befundung verständlich gemacht. 3. Auflage Thieme Verlag (2014). ISBN: 978-3-13-143443-2.

• Mader A, Liesen H, Heck H., Philippi H., Rost R., Schuerch P., Hollmann W.: Zur Beurteilung der sportartspezifischen Aus-dauerleistungsfähigkeit im Labor. Dtsch Z Sportmed 27 (1976); 80-112.

• Pokan R., Förster H., Hofmann, P., Hörtnagl H., Ledl-Kurkowski, Wonisch M.: Kompendium der Sportmedizin. SpringerWienNewYork (2004). ISBN: 3-211-21235-1

• Rühle K.-H.: Praxisleitfaden der Spiroergometrie. 2. überarbei-tete und erweiterte Auflage. Kohlhammerverlag (2008). ISBN: 978-3-17-018053-6.

• Stegmann H., Kindermann W., Schnabel A.: Lactate kinetics and individual anaerobic threshold. Int J Sports Med 2 (1981) 160–165.

• Wasserman K., Hansen J.E., Sue D.Y., Stringer W.W., Siet-sema K.E., Sun X-G., Whipp B.J.: Principles of Exercise Testing and Interpretation. 5th edition (2012). Lippincott Williams & Wilkins. ISBN-13: 978-1-60913-899-8.

• Weber K.T.: What can we learn from exercise testing beyond the detection of myocardial ischemia. Clin Cardiol 20 (1997); 684-696.

• Westhoff M., Rühle K.-H., Greiwing A., Schomaker R., Eschenbacher H., Siepmann M., Lehnigk B.: Ventilatorische und metabolische (Laktat-)Schwellen. Dtsch Med Wochenschrift 138 (2013); 275-80.


Indirekte Kalorimetrie

Grundlagen

Anhand der in der Ergospirometrie gemessenen

bzw. berechneten Parameter (V‘O2, V‘CO2, sowie RER)

und ggf. zusätzlicher Bestimmung des Harnstickstoffs

hat man weiterhin die Möglichkeit, Informationen über

den Energieverbrauch sowie den Anteil der einzelnen

Substratanteile (Kohlenhydrat, Fett und Eiweiß) zu erhalten.

Basis für diese Berechnungen sind jeweils die entsprechenden

Reaktionsgleichungen für die Oxydation der verschiedenen

Stoffe, wobei zu beachten ist, dass es verschiedene Stoffe

gibt (z.B. für Kohlenhydrate Glukose, Disaccharide oder

Polysaccharide) und demzufolge auch je nach Grundstoff

unterschiedliche Mengen an Sauerstoff und Kohlendioxyd

verbraucht bzw. erzeugt werden. Demzufolge kann auch die

Energiegewinnung sowie auch der RER von Stoff zu Stoff

leicht unterschiedlich sein.

Im Folgenden eine exemplarische Zusammenstellung

verschiedener Stoffe und Reaktionsgleichungen:

1. Kohlenhydrate:

Glycogen: C6H12O6 + 6 O2 Á 6 H2O + 6 CO2

+ ca. 15,7 kJ/g

Disaccharide: C12H22O11 + 11 O2 Á 11 H2O + 11 CO2

+ ca. 16,6 kJ/g

Polysaccharide: C6nH10n+2O5n+1 + ca. 17,6 kJ/g

Hier wird also jeweils eine gewisse Menge an Energie pro

Mol freigesetzt; dabei ist die Menge von benötigtem O2 und

produziertem CO2 gleich (RER = 1,00):

RER = 6/6 = 11/11 = …. = 1,00

2. Fette:

Palmitin: C16H32O2 + 23 O2 Á 16 H2O + 16 CO2

+ ca. 39,1 kJ/g

„Durchschnitt“: C55H104O6 + 78 O2 Á 52 H2O + 55 CO2

+ ca. 39,6 kJ/g

Hier ergibt sich der mittlere RER zu etwa 0,70

(16/23 = 0,696; 55/78 = 0,705).

3. Eiweiße:

Collagen: 2 C10H19N3O5 + 15 O2 Á 13 H2O + 12 CO2

+ 3 CH4N2O

+ ca. 23,9 kJ/g

„Durchschnitt“: C31H56 N8O10 + ca. 18,4 kJ/g

Der RER ergibt sich hier zu ca. 0,80 (=12/15).


Der Eiweißstoffwechsel - auch wenn er nur wenig zur

Energiegewinnung beiträgt und somit oftmals vernachlässigt

wird - kann über den Harnstickstoff abgeleitet werden:

Ca. 16% der umgesetzten Eiweiße werden über den

Harnstickstoff ausgeschieden, so dass hierüber die Gesamt-

Eiweißoxydationsrate (dP) ermittelt werden kann:

dP = 6,25 *UN

Ebenso können aus den oben zusammengestellten

Reaktionsgleichungen die jeweils pro mol (oder g) benötigte

Menge an Sauerstoff und das produzierte Kohlendioxyd

berechnet werden, z.B. für

Mittlere Fette: C55H104O6 + 78 O2 Á 52 H2O + 55 CO2

+ ca. 39,6 kJ/g

1 mol C55H104O6 wiegt etwa 860 g.

78 mol O2 wiegen ca. 78 * 32 g und nehmen 78 * 22,4 L

ein.

55 mol CO2 wiegen ca. 55 * 44 g und nehmen 55 * 22,4 L

ein.

Für die Verbrennung von 860 g Fett benötigt man also ca.

1747 L O2 und 1232 L CO2 bzw. für 1 g Fett benötigt man

ca. 2,03 L O2 und 1,43 L CO2.

Wie bereits geschildert, setzen sich sowohl Kohlenhydrate,

Fette als auch Eiweiße aus verschiedenen Molekülen

zusammen, so dass die Verbrennung jeweils ein Mittelwert

der einzelnen Moleküle ist.

Je nach Mischung gibt es daher leicht unterschiedliche

Werte sowohl für den kalorischen Brennwert als auch für die

jeweiligen Gasanteile (V’O2 und V’CO2).

Mittlere Werte für die Indirekte Kalorimetrie nach Takala (1989)

Mit diesen mittleren Werten von Takala (1989) setzt sich

die Gesamtmenge an V‘O2 bzw. V‘CO2 folgendermaßen

zusammen:

V‘O2 = 0,829 * CHO + 2,019 * FAT + 0,966 * Prot

= 0,829 * CHO + 2,019 * FAT + 6,040 * UN (1)

V‘CO2 = 0,829 * CHO + 1,427 * FAT + 0,782 * Prot

= 0,829 * CHO + 1,427 * FAT + 4,890 * UN (2)

Benötigtes Gasvolumen für 1 g des Substrates

Kalorischer Wert

Substrat O2 [L] CO2 [L] RER [kJ/g] [kcal/g]

CHO 0,829 0,829 1,000 17,50 4,18

FAT 2,019 1,427 0,707 39,61 9,46

Protein 0,966 0,782 0,810 18,09 4,32

UN 6,040 4,890 0,810 113,05 27,00


Löst man diese beiden Gleichungen nach CHO, FAT und

Proteinen auf, so erhält man

CHO [g/Tag]

= 4,12 * V‘CO2 - 2,91 * V‘O2 - 2,54 * UN (3)

FAT [g/Tag]

= 1,69 * V‘O2 - 1,69 * V‘CO2 - 1,94 * UN (4)

Prot [g/Tag]

= 6,25 * UN (5)

Die Gesamtenergie ergibt sich aus

EE [kcal/T]

= 4,18 * CHO + 9,46 * FAT + 27 * UN (6)

zusammen mit den einzelnen Anteilen (3, 4, 5) wird (6) zu:

EE [kcal/T]

= 4,18 * (4,12 * V‘CO2 - 2,91 * V‘O2- 2,54 * UN)

+ 9,46 * (1,69 * V‘O2 - 1,69 * V‘CO2 - 1,94 * UN)

+ 27 * UN

EE [kcal/T]

= 3,82 * V‘O2 + 1,22 * V‘CO2 – 1,99 * UN (7)

Analog dazu kann man auch die Einzelenergien für CHO, FAT

und Proteine aufstellen.

Wie erwähnt, werden in der Literatur teilweise unterschiedliche

kalorische Werte verwendet, so dass die Berechnungen leicht

differieren. Andere, häufig verwendete Formeln sind die von

Frayn (1983) oder z.B. die von de V. Weir (1949):

EE [kcal/T] = 3,94 * V‘O2 + 1,11 * V‘CO2 – 2,17 * UN

Anmerkung 1:

In den oben hergeleiteten Formeln wird V’O2 und V’CO2 in

L/Tag verwendet.

Für die Umrechnung in die in der Ergospirometrie verwendeten

Einheiten (mL/min) ergibt sich der Faktor zu 24 * 60 / 1000 =

1,44, also beispielsweise für die de Weir-Formel:

EE [kcal/T]

= 3,94 * V‘O2 + 1,11 * V‘CO2 - 2,17 * UN

(V‘O2, V‘CO2 in L/Tag; UN in g/Tag)

EE [kcal/T]

= 5,67 * V‘O2 + 1,60 * V‘CO2 - 2,17 * UN

(V‘O2, V‘CO2 in mL/min; UN in g/Tag)

Einsatzgebiete

Die Einsatzgebiete der indirekten Kalorimetrie sind sehr

vielfältig, so dass im Rahmen dieser Info nur kurz darauf

eingegangen werden kann.

Für weitergehende Informationen sei daher auf die Literatur

verwiesen (z.B. Ferrannini (1988), De Lorenzo (2001), AARC

(2004), Schols (2014)).

Für eine richtige, ausgewogene Ernährung ist es wichtig, dass

Nahrungszufuhr und Energieverbrauch in einem richtigen

Verhältnis stehen. Über die indirekte Kalorimetrie kann der

Energieverbrauch bestimmt und die Ernährung je nach Ziel

(Gewichtszunahme, Gewichtsabnahme, Gewichtserhaltung,

Anregung von Fettverbrennung usw.) angepasst werden.


G E W I C H T S E R H A L T U N G

Energie-verbrauch

Nahrungs-zufuhr

Anmerkung 2:

Diese Berechnungen für CHO, FAT und Proteinen gelten

eigentlich nur für Steady State Messungen und sind

demzufolge für RER < 0,70 und RER > 1 nicht anwendbar!


Indirekte Kalorimetrie während einer Belastung

2. Haube (oder auch Canopy genannt, siehe auch

„Option Canopy“):

Zur Bestimmung des Grundumsatzes ist die Haubenmethode

der goldene Standard für eine patientenfreundliche

Untersuchungsmethode: Der Proband liegt für ca. 20 -

30 min ruhig (ggf. sogar schlafend) unter einer Haube.

Über eine Absaugvorrichtung wird das ausgeatmete Gas

auf V’O2, V’CO2, RER … analysiert und entsprechend

den oben genannten Formeln bezüglich Grundumsatz,

Kohlenhydraten, Fetten und Proteinen ausgewertet.

Indirekte Kalorimetrie mittels Haubenmessung

3. Beatmeter Patient:

Vor allem beim beatmeten Patienten ist der Einsatz der

indirekten Kalorimetrie von Nutzen:

Da sich der Heilungsprozess eines Patienten sowohl bei

Überernährung als auch Unterernährung verzögert, ist

eine genaue Kenntnis des Grundumsatzes notwendig, vor

allem auch, da das Beatmungsgerät einen Teil der Arbeit

übernimmt, welcher nicht bekannt ist.

Durch die Bestimmung der indirekten Kalorimetrie kann

man auch hier den Grundumsatz des beatmeten Patienten

bestimmen. Weiterhin lässt sich die Energieerzeugung auch

noch nach Fetten, Kohlenhydraten und Proteinen aufteilen,

um die enterale Nahrungszufuhr optimal abzugleichen.

Aufgrund der Vielzahl von Beatmungsgeräten und

Beatmungs-Modi (z.B. mit Bias-Strömung bei erhöhter

Sauerstoffkonzentration) kann die Adaptation an ein

Beatmungsgerät von Fall zu Fall unterschiedlich sein. Vor

allem bei erhöhter Sauerstoffkonzentration ist die Haldane-

Transformation problematisch (Eschenbacher (2016)).

Referenzen:• AARC: Clinical Practice Guideline - Metabolic Measurement

Using Indirect Calorimetry During Mechanical Ventilation - Revision and Update. Respiratory Care 9_49 (2004).pdf

• De Lorenzo A., Tagliabue A., Andreoli A.,T estolin G., Comelli M., Deurenberg P.: Measured and predicted resting metabolic rate in Italian males and females, aged 18 ± 59 y. Eur Journal of Clin Nutr 55 (2001); 208-214.

• de V. Weir J.B.: New methods for calculating metabolic rate with special reference to protein metabolism. J Physiol. 109 (1949); 1–9.

• Eschenbacher H.: Haldane and Eschenbacher transformation.White Paper RD5693A (0716/PDF). Carefusion (2016)

• Ferrannini E.: The Theoretical Bases of Indirect Calorimetry: A Review. Metabolism 3_37 (1988); 287-301.

• Frayn K.N.: Calculation of substrate oxidation rates in vivo from gaseous exchange. J Appl Physiol 2_55 (1983); 628-634.

• Schols A.M., Ferreira I.M., Franssen F.M., Gosker H.R., Janssens W., Muscaritoli M., Pison C., Rutten-van Mölken M., Slinde F., Steiner M.C., Tkacova R., Singh S.J.: Predicting basal metabolic, new standards and review of previous work. Eur Respir J 44 (2014); 1504–1520.

• Takala J., Merilläinn P.: Handbook of Gas Exchange and Indirect Calorimetry. Libris Oy, Datex Finland (1989); Doc No. 876710.


1. BxB (oder Mischkammer):

Da sowohl im BxB-Modus als auch über die Mischkammer

alle notwendigen Größen zur Verfügung stehen, werden alle

entsprechenden Parameter standardmäßig schon während

einer BxB-Messung berechnet.

So kann man bereits während einer Belastungsuntersuchung

die Energieproduktion graphisch darstellen und z.B. die

optimale Belastung für Fettverbrennung bestimmen

(Achtung: der Proband muss sich zumindest in einem

„Quasi-Steady-State“ befinden, was am besten durch ein

Rampenprofil gewährleistet wird).


Haldane und Eschenbacher Transformation*

Hintergrund und Geschichte

Vor mehr als 100 Jahren wurde von Haldane (1912) die

Haldane-Transformation (HT) als Berechnungsgrundlage für

die Ergospirometrie vorgeschlagen und wird bis heute

verwendet. In der Literatur findet man jedoch immer wieder

Hinweise, die zumindest an der Gültigkeit dieser Berechnung

zweifeln lassen. So berichtet z.B. Prieur (2002), dass sich die

erhöhten Sauerstoffaufnahmen bei Hyperoxie-Messungen

nur unvollständig erklären lassen, und Stanek (1979)

beschreibt, dass bei erhöhten Sauerstoffkonzentrationen

die Messung der Sauerstoffaufnahme - berechnet über

die HT - unverständlicherweise erhöht ist, während

Berechnungen über Blutgasanalyse und direkter Fick-

Methode dies nicht zeigen. 1986 besuchte ich in Österreich

den Kongress „Methodische Fragen zur Indirekten

Kalorimetrie“, bei dem die Messmethoden der indirekten

Kalorimetrie erörtert wurden (Kleinberger (1986)).

Besonderes Interesse galt der Frage, warum Messungen

während einer Ergospirometrie bei Normalatmung präzise

zu sein scheinen, bei erhöhter FIO2-Konzentration dagegen

nicht plausibel sind.

Die Gruppe kam zu folgenden Ergebnissen:

• Bei einem FIO2-Wert von < 40% scheinen die Messungen

präzise zu sein.

• Bei einem FIO2-Wert zwischen 40% und 60% ist eine

sorgfältige Kalibration erforderlich, um plausible Ergebnisse

zu erhalten. Jedoch ist das nicht immer der Fall.

• Bei einem FIO2-Wert zwischen 60% und 80% sind die

meisten Werte nicht plausibel.

• Bei einem FIO2-Wert höher als 80% sind alle Werte

unplausibel.

• Bei einem FIO2-Wert von 100% ist die Berechnung von

V‘O2 nicht möglich.

Ähnliche Schlussfolgerungen sind in dem „Handbook of Gas

Exchange and Indirect Calorimetry“ zu finden, das von dem

finnischen Unternehmen Datex veröffentlicht wurde (Takala

(1989)).

In demselben Zeitraum, Ende der 1980er Jahre, nahm

ein Hersteller sein Ergospirometrie-System in diesem

Zusammenhang aufgrund unplausibler und/oder nicht

reproduzierbarer Ergebnisse sogar vom Markt.

1987 erhielt JAEGER®, das Vorgängerunternehmen von

CareFusion, von Kunden aus Italien und Südafrika ähnliche

Reklamationen. Man beanstandete, dass unser EOS-Sprint

Werte lieferte, die bei erhöhter FIO2-Konzentration nicht

plausibel waren.

Ich wiederholte diese Tests sorgfältig und konnte die

Ergebnisse, die uns aus Italien und Südafrika gemeldet

wurden, bestätigen. Ich stellte fest, dass diese unpräzisen

Ergebnisse ein allgemeines Problem bei der Haldane

Transformation darstellten und machte mich daran, dieses

Problem mittels Erstellung von neuen Formeln zu lösen.

Diese neuen Formeln boten in dem gesamten FIO2-Bereich

plausible Ergebnisse - sogar bei einem Wert von 100%.

Anmerkung: Die inspiratorischen und exspiratorischen

Volumina (V‘I, V‘E) werden in BTPS ausgedrückt, wogegen

V‘O2 und V‘CO2 in STPB wiedergegeben werden. Um

die Formeln zu vereinfachen, werden im Folgenden die

Umrechnungsfaktoren außer Acht gelassen. Da die Gase vor

ihrer Analyse konditioniert (getrocknet) werden, können die

Veränderungen bei dem Wasserdampfgehalt zwischen Ein-

und Ausatmung außer Acht gelassen werden. Zudem wird

der FICO2-Wert (dieser liegt in der Regel bei ca. 0,03 - 0,05%)

nicht berücksichtigt.


Die Haldane Transformation (HT) (siehe z.B. Consolazi (1963))

Sauerstoffaufnahme (V‘O2), Kohlendioxidabgabe (V‘CO2)

sowie der Austausch von Stickstoff (V‘N2) werden als

Differenz zwischen eingeatmeten und ausgeatmeten

Volumina berechnet. Folgende Berechnungsgrundlagen

werden dabei verwendet:

V‘O2 = FIO2 x V‘I - FEO2 x V‘E (1)

V‘CO2 = FECO2 x V‘E - FICO2 x V‘I (2)

V‘N2 = FIN2 x V‘I - FEN2 x V‘E (3)

mit:

FI = die eingeatmeten Gasanteile von O2, CO2 und N2

FE = die ausgeatmeten Gasanteile von O2, CO2 und N2

V‘I = Inspiratorisches Volumen

V‘E = Exspiratorisches Volumen

*Der Begriff „Eschenbacher Transformation“ wurde von unserem italienischen Vertreter geprägt, nachdem bestätigt worden war, dass die von mir entwickelte Formel plausible Werte im gesamten FIO2-Bereich, sogar bei einem Wert von 100% liefert.


Diskussion der Haldane Transformation

Unter Normalbedingungen lässt sich bei einer konstanten

Belastung erwarten, dass unterhalb der Ventilatorischen

Schwelle 2 (VT2) unabhängig vom eingeatmeten FIO2-

Wert dieselbe Sauerstoffaufnahme erforderlich ist und auch

dieselbe Menge an Kohlendioxid produziert wird.

Die Differenz der Gasanteile sollte somit konstant sein:

DFO2 = FIO2 - FEO2

beziehungsweise

DFCO2 = FECO2 (mit FICO2 = 0)

Beispiel: Unter einer Belastung bei 40 W werden folgende

Messergebnisse erwartet:

V‘E = 20 L/min

DFCO2 = 4 %

DFO2 = 4,8 %

V‘O2 und RER als Funktion von FIO2 mit Haldane-Transformation für eine typische 40 W Belastung. Skalierung beachten.Linke Seite: V‘O2 steigt von ca. 1000 mL/min bei 20% FIO2 auf ungefähr 1200 mL/min bei 60% FIO2 an, wogegen RER von 0,80 auf <0,70 absinkt.Rechte Seite: V‘O2 steigt auf > 5000 mL/min bei 97% FIO2 an und steigt weiter bis ins Unendliche, wogegen RER bis auf 0 absinkt.

Folgende Schlussfolgerungen können gezogen werden:

• Nähert sich der FIO2-Wert 100%, steigt der berechnete

V‘O2-Wert bis ins Unendliche. Dies geht auf die Haldane-

Transformation zurück, welche hier eindeutig nicht gültig

ist. Dies scheint auch der Grund dafür zu sein, warum in

„Principles of Exercise Testing and Interpretation“ jegliche

Fälle mit Sauerstoffatmung keinerlei Daten für V‘O2, RER

und andere abhängige Parameter aufweisen.

• Sinkt der FIO2-Wert gegen 0, stellt die Sauerstoffaufnahme

denselben Wert dar wie in dem Fall V‘I = V‘E. Im Beispiel

ergibt sich dies zu

V‘O2 = 960 mL/min

V‘CO2= 800 mL/min

was jedoch einen Widerspruch zu

V‘I - V‘E = V‘O2 - V‘CO2 = 160 mL/min oder V‘I ≠ V‘E

darstellt.

• Aufgrund der Haldane Transformation müsste V‘I (und

somit auch das inspiratorische Tidalvolumen VTin) mit

einem hohen FIO2 drastisch ansteigen, zum Beispiel bis

auf VTin > 2 x VTex bei 99,2 % FIO2. Solche Differenzen

konnten jedoch nicht gemessen werden und würden einen

enormen Drift im Spirogramm verursachen, der jedoch

ebenfalls nicht beobachtet werden konnte.


Unter Verwendung der Haldane Transformation ergibt sich

bei diesen Werten und variierender FIO2 Folgendes:

Bei der Ergospirometrie wird in der Regel lediglich das

exspiratorische Volumen gemessen, während das

inspiratorische Volumen mit Hilfe der Haldane

Transformation berechnet wird. Haldane nahm an, dass kein

Stickstoffaustausch vorhanden ist:

V‘N2 = 0 (4)

Mit dieser Annahme kann Gleichung (3) wie folgt umgeformt

werden:

V‘I = V‘E x (FEN2/FIN2) (5)

Die Gase in der Luft, die eine niedrige Konzentration

aufweisen (z.B. Helium oder Argon), verhalten sich wie

Stickstoff und können entweder vernachlässigt oder zu dem

Stickstoffgehalt addiert werden.

Somit ergeben sich die beiden folgenden Gleichungen:

FIN2 + FIO2 + FICO2 = 1 (6)

FEN2 + FEO2 + FECO2 = 1 (7)

oder:

FIN2 = 1 - FIO2 - FICO2 (6a)

FEN2 = 1 - FEO2 - FECO2 (7a)

Wird (6a) und (7a) in Gleichung (5) eingesetzt, ergibt sich:

V‘I = V‘E x (1 - FEO2 - FECO2) / (1 - FIO2 - FICO2) (8)

Gleichung (8) eingesetzt in (1) ergibt:

V‘O2 = V‘E x kH x FIO2 - V‘E x FEO2 (9)

mit dem Haldane Korrekturfaktor:

kH = (1 - FEO2 - FECO2) / (1 - FIO2 - FICO2) (10)


Neue Gesichtspunkte bei der Eschenbacher Transformation (ET)

Sowohl die unplausiblen Werte bei einer Atmung mit

erhöhtem Sauerstoffgehalt als auch die Tatsache, dass die

Haldane Transformation bei einer Sauerstoffatmung von

100% nicht anwendbar ist, machten die Entwicklung einer

neuen Berechnung notwendig, die

• nicht auf der Annahme basiert, dass V‘N2 = 0.

• weiterhin berücksichtigt, dass, wenn RER „ungleich“ 1 ist,

sich V‘I von V‘E unterscheidet.

• plausible Werte bei einem erhöhten FIO2 berechnet.

• sogar die Berechnung von V‘O2 bei FIO2 = 100% erlaubt.

Messungen bei normaler Raumluft

Bei normalen Umgebungsbedingungen (FIO2 = 20,93%)

liefern beide Berechnungen dieselben Werte innerhalb der

Messgenauigkeit.

V‘O2 bei normalen Bedingungen (FIO2 = 20,93%), evaluiert mit der HT (blau) und der ET (rot). Es lassen sich keine signifikanten Unterschiede zwischen beiden Berechnungen feststellen.

Auch der Bland-Altman Vergleich zeigt eine gute

Übereinstimmung. Zum besseren Vergleich ist in der

folgenden Abbildung nicht die Differenz zwischen den

beiden Methoden, sondern die jeweilige Differenz zum

Mittelwert dargestellt:

Abweichung von V‘O2 vom Mittelwert für die HT (blau) und ET (rot) bei FIO2 = 20,93%. RER = 1 wird ca. bei V‘O2 = 2000 mL/min erreicht. Während V‘O2 bei der HT für RER < 1 etwas höher und für RER > 1 niedriger liegt, ist die ET für RER < 1 etwas niedriger und für RER > 1 höher. Beide Berechnungen liegen jedoch innerhalb der Messgenauigkeit (durchgezogene Linien).

Bei RER < 1 liegt V‘O2 bei der HT etwas höher und bei

RER > 1 etwas niedriger, wogegen die ET eine gegenläufige

Tendenz aufzeigt. Daher zeigt auch RER kleine Unterschiede

zwischen der HT und der ET, beide Abweichungen liegen

jedoch innerhalb der Messgenauigkeit.

Messungen bei erhöhtem FIO2

Eindeutiger sind die Unterschiede für V‘O2 und RER bei

erhöhten FIO2-Werten:

V‘O2 Messung bei ca. FIO2 = 60%; wobei die HT (blau) V‘O2 überbewertet (z.B. 1790 mL/min bei 90 W), während die ET (rot) dagegen plausiblere Werte liefert (1505 mL/min bei 90 W).


• Da die Formel weder für ein Annähern von FIO2 an 0%

noch an 100% gültig ist und die Messungen oft zeigen,

dass die Ergebnisse bereits bei einem FIO2 von ca. 50%

fragwürdig sind (1000 mL/min bei 20%, 1125 mL/min und

RER = 0,7 bei 50%) stellt sich folgende Frage: Für welchen

FIO2-Wert lässt sich die Haldane Transformation überhaupt

anwenden?

• Zu guter Letzt geben viele Veröffentlichungen an, dass es

während der Atmung auch zu einem Stickstoffaustauch

kommt (sowohl eine Aufnahme als auch eine Produktion

sind möglich, abhängig von z.B. der Zusammensetzung

der letzten Mahlzeit sowie dem Messzeitpunkt nach der

letzten Mahlzeit - Wilmore (1973)). Dies steht natürlich im

Widerspruch zu der Annahme (4), dass V‘N2 = 0.


Messungen bei 100% FIO2 Atmung

Die HT erlaubt keine V‘O2 Berechnung bei 100% FIO2. Die ET

dagegen liefert sogar bei 100% Sauerstoffatmung plausible

Werte. Hierzu werden im Augenblick verschiedene Studien

durchgeführt, um diese Aspekte zu unterstützen sowie die

HT und ET bei erhöhter FIO2 bezüglich ihrer Plausibilität zu

vergleichen.

Fazit

Die HT scheint auf raumluftähnliche FIO2-Werte beschränkt

zu sein. Höhere FIO2-Werte erzeugen signifikante

Abweichungen und die HT lässt sich bei Atmung von 100%

Sauerstoff nicht anwenden.

Im Gegensatz dazu bietet die ET plausible Werte im gesamten

FIO2-Bereich, sogar bei Atmung von 100% Sauerstoff.

Es stellt sich daher die Frage, ob die Haldane Transformation

aufgrund dieser Einschränkung überhaupt verwendet werden

soll - oder ob es an der Zeit ist, sie nicht mehr zu verwenden?

Während meiner Untersuchungen hatte ich außerdem

folgenden Eindruck (was aber noch detailliert untersucht

werden muss, selbst wenn dies jetzt schon durch die

HT Annahme erklärt werden kann): Während im Fall der

Stickstoffproduktion die HT Berechnung bereits bei FIO2 <

50% unplausibel ist, scheint die HT bei der Stickstoffaufnahme

sogar bei höherem FIO2 noch plausible Werte zu liefern.

Eine Veränderung zwischen Stickstoffaufnahme und

-produktion hängt stark von der letzten Mahlzeit selbst sowie

dem Zeitraum zwischen der Mahlzeit und der Messung ab.

Daher kann die HT zumindest bei höherem FIO2 sogar bei

ein- und demselben Patienten zu hohen Schwankungen und

nicht-reproduzierbaren Ergebnissen führen.


Während die ET für RER plausible Werte liefert (zwischen

ca. 0,80 und 0,85), berechnet die HT unrealistische RER-

Werte: Bei der HT bleibt RER nahezu während der gesamten

Messung unter 0,70, obwohl ein RER-Wert unter 0,70 (=

Fettverbrennung) - nach der Einwaschung - physiologisch

unmöglich ist.

RER Messung bei ca. FIO2 = 60%; aufgrund der Überbewertung von V‘O2 durch die HT (blau) bleibt RER fast über den gesamten Messverlauf hin unplausibel unter 0,70, wogegen die ET (rot) plausible RER Werte liefert (zwischen ca. 0,80 und 0,85).

Nach Wasserman (2012) wird für V‘O2 normalerweise

Folgendes erwartet:

V‘O2 = 5,8 x BW + 151 + 10,3 * W

Dies führt bei einer Messung zu einem Wert von ca.

1530 mL/min bei 90 W (BW = 79 kg). Während die ET einen

V‘O2-Wert berechnet, der nahe an diesem erwarteten Wert

(1505 mL/min) liegt, scheint die HT den V‘O2 bei 90 W um

ca. 250 mL/min überzubewerten.

Der Unterschied zwischen der ET und der HT ist bei einem

Vergleich des RER-Ergebnisses sogar noch eindeutiger:

Referenzen:• Consolazi CF, Johnson RE, Pecora LJ.: Physiological Measure-

ments of Metabolic Functions in Man. New York: McGraw-Hill (1963).

• Haldane JS.: Methods of air analysis. Charles Griffin & Co Ltd., JB Lippincott Co., Philadelphia (1912).• Kleinberger G, Eckart J.: Methodische Fragen zur indirekten Kalorimetrie. Salzburg, Austria (1986), Bd.-Hrsg.

ISBN: 3886032388.• Prieur F1, Benoit H, Busso T, Castells J, Geyssant A,

Denis C.: Effects of moderate hyperoxia on oxygen consumpti-on during submaximal and maximal exercise. Eur J Appl Physiol. 3_88 (2002); 235-42.

• Stanek KA, Nagle FJ, Bisgard GE, Byrnes WC.: Effect of hyperoxia on oxygen consumption in exercising ponies. J Appl Physiol Respir Environ Exerc Physiol. 6_46 (1979); 1115-8.

• Takala J., Merilläinn P.: Handbook of Gas Exchange and Indi-rect Calorimetry. Datex Finland (1989); Doc No. 876710.

• Wasserman K, Hansen JE, Sue DY, et al.: Principles of Exer-cise Testing and Interpretation. 5th ed. Lippincott Williams & Wilkins (2012). ISBN-13: 978-1-60913-899-8.

• Wilmore JH, Costill DL.: Adequacy of the Haldane trans-formation in the computation of exercise VO2 in man. J Appl Physiol.(1973);1-35.


Unsere CPET Historie - Beispiele von 1956 - 1995

JAEGER Ergo „Glockenspirometer“ [1965]

JAEGER Ergometer [1956]

Mijnhardt Oxycon Portabe [1973]

SensorMedics MMC Horizon [1981]

JAEGER Laufergotest [1984]

JAEGER Ergo-Oxyscreen [1986]

JAEGER Ergo-Pneumotest [1976]

SensorMedics SMC 2900 [1988]

JAEGER EOS-Sprint [1989]

JAEGER Portable [1988]

Mijnhardt Oxycon Sigma [1990]

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JAEGER Oxycon Pro [2000]

SensorMedics Vmax Spectra [2001]

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SensorMedics Vmax Encore [2004]

CareFusion MS-CPX [2008]

CareFusionVyntus CPX [2014]

JAEGER VIASprint [2004]

JAEGER LE 200 [1999]

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Das Datum der Bilder gibt nicht immer die erste Freigabe der Geräte an.

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Eine Organisation mit über 60 Jahren Erfahrung im Bereich der Lungenfunktionsdiagnostik, gegründet auf bekannte Marken wie:

Godart, Mijnhardt, JAEGER®, Beckman, Gould, Micro Medical, SensorMedics® und VIASYS®.

Mit über 500 CareFusion RDx-Mitarbeitern streben wir nach Fortsetzung dieser reichen Tradition, zuverlässige, professionelle und

bedienerfreundliche Geräte und Dienstleistungen zur kardio-pulmonalen Funktionsdiagnostik zur Verfügung zu stellen. Heute

erweitern wir unser Angebot für Sie mit neuen diagnostischen Konzepten und zukunftsorientierten Workflow- und Health-IT-

Lösungen. In Verbindung mit unserer globalen Support-Organisation sind wir von CareFusion RDx in beinahe allen Ländern dieser

Erde stets für Sie da.

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Kardiopulmonale Funktionsdiagnostik - BD · Seite 2 Sonderausgabe Ergospirometrie Editorial Die Ergospirometrie hat in den letzten Jahren mehr und mehr an Bedeutung gewonnen und sich