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Spirometrie als Monitoring-Tool bei Asthma

Asthma-Home-Monitoring: Notwendigkeiten und Zukunftsvisionen

Animationen – spielerisch früher zur erfolgreichen Messung?

Neue Hitzdraht-Technologie –welche Möglichkeiten?

KongressReport

Spirometrie im Kindesalter:

Neue Technologie – neue Möglichkeiten?

PARI SymposiumGPP-KongressBasel, 2015

KongressReport PARI Symposium GPP 20152

Die Arbeitsgruppe um Dr. Scholz entwickelt neue Me-thoden zur Analyse von Gasen mit dem Ziel, bestehende diagnostische Verfahren zu verbessern. Aktuell werden beispielsweise Sensor-Elemente erprobt, die im direkten Luftstrom Sauerstoff und Stickstoff messen können.

Anforderungen an Lungenfunktionsmessgeräte

Die technischen Anforderungen an Lungenfunktions-messgeräte sind in den Leitlinien der europäischen und amerikanischen Fachgesellschaften ERS und ATS fest-gelegt. Allerdings berücksichtigen sie nicht speziell die Bedürfnisse von Kindern. Wenn die Messgenauigkeit in den Leitlinien mit 50 ml angegeben wird, entspricht dies bei einem Ruheatemvolumen von nur 320 ml bereits ei-nem Messfehler von 16%. Bei Erwachsenen mit ihren größeren Atemvolumina sind es dagegen nur 3%. Ge-fordert wird auch ein geringer Widerstand der Geräte. Er darf maximal 0,15 kPa/l/s betragen, sogar bei sehr hohen Flüssen von 14 l/s. Aus diesem Grund müssen die Mundstücke der Geräte relativ groß sein, was bei Kin-dern oder älteren COPD-Patienten zu Schwierigkeiten in der Handhabung der Geräte führen kann.

Messtechniken

Für Lungenfunktionsmessungen werden unterschied-liche Messtechniken angewendet. Die häufigste Me-thode ist die Messung des Differenzdrucks. Hier strömt die Atemluft durch ein Sieb. Vor und hinter diesem künstlichen Widerstand wird der Druck ge-messen und die Druckdifferenz bestimmt. Daraus wird der Volumenfluss berechnet. Die Messgenauig-keit ist hoch. Allerdings muss das Gerät zunächst ka-libriert werden. Bei niedrigem Strömungswiderstand ist die Differenzdruckmethode relativ unempfindlich.

Beim Turbinenradsensor fließt die Atemluft in eine Turbine hinein und bewegt das Turbinenrad. Je höher die Umdrehungszahl des Rades, desto hö-her ist der Volumenfluss. Die Technik ist einfach und gut etabliert, der Widerstand des Turbinenrades ist jedoch hoch. Außerdem benötigt man Bakteri-enfilter, um eine gute Hygiene zu gewährleisten. Ein Ultraschallsensor misst die Zeit, die der Schall für den Weg von A nach B benötigt. Diese Laufzeit wird in eine Flussgeschwindigkeit umgerechnet. Hierbei ist die Genauigkeit dieser Messung nicht besonders hoch (vgl. Abb. 1). Dies liegt auch daran, dass die zu messen-

Neue Hitzdraht-Technologie – welche Möglichkeiten?

Dr.-Ing. Alexander Scholz, Lehrbeauftragter am Heinz Nixdorf-Lehrstuhl für Medizinische Elektronik, Technische Universität München

Die Spirometrie stellt ein besonders vielversprechendes Einsatzgebiet für die Hitzdraht-Technologie dar, weil letztere eine hohe Genauigkeit auch bei niedrigen Flüssen ermöglicht. Fachgesellschaften berück- sichtigen in den Normen von Lungenfunktionsgeräten bislang nicht die Bedürfnisse von Kindern. Dies könnte sich im Zuge der neuen GLI-Normwerte, die erstmals Kinder unter 6 Jahren einschließt, ändern. Zukünftig sollten daher moderne Spirometer hohe Mess- genauigkeiten bei Atemprofilen von kleinen Kindern aufweisen.

Spirometrie im Kindesalter

KongressReport

3

de Größe der Luftströmungsgeschwindigkeit von z.B. 30 m/s nur ein Zehntel der Schallgeschwindigkeit von 300 m/s beträgt. Daher wird zusätzlich der Doppler- Effekt genutzt, um Phasenverschiebungen und Phasen-durchgänge messen und die Genauigkeit der Ergebnis-se verbessern zu können. Bei dieser Technik ist keine Kalibrierung erforderlich. Die Hitzdraht-Methode ist bereits von Beatmungs-geräten bekannt. Hier wird ein sehr dünner Draht auf 50°C erwärmt. Die Luft strömt an diesem Draht vorbei und würde zu einer Temperaturänderung führen. Um

besonders günstig für Personen mit niedrigen Flusswer-ten. Allerdings sind die Entwicklungskosten für diese Art der Lungenfunktionsmessung hoch, und die Technik ist bisher nur eingeschränkt verfügbar.

Vergleich der Messmethoden

Gemeinsam mit der Hochschule Kempten erfolgten vergleichende Messungen der unterschiedlichen Spiro-meter [Friedrich P., 2014]. Die Daten wurden bei Spit-

zenflüssen des Atemprofils von 10 bis 800 l/min erhoben und die dabei auftretenden Messfehler ermittelt. Eher überraschend war das gute Ab-schneiden des Flügelradanemometers, das in niedrigen Flussbereichen, wie sie für kleine Kin-der relevant sind, nur geringe Messfehler von rund 1% aufwies. Auch bei der thermischen Methode lagen erwartungsgemäß die Messfeh-ler unter 1,5%. Das Differenzdruckanemometer zeigte höhere Messfehler bis zu 2,5%, vor al-lem bei geringen Spitzenflüssen unter 40 l/s. Am ungünstigsten schnitt die Ultraschalltechnik ab: hier ergab sich bei 320 l/s Spitzenfluss ein Mess-fehler von 4,5%.Eine mögliche zukünftige Anwendung dieser Technik wäre das präzise Messen der Temperatur der Ausatemluft. Da die Ausatemluft umso wär-mer ist, je länger sie sich in der Lunge befunden

hat, könnte man damit ermitteln, ob die jeweilige Luft-portion aus tieferen oder höheren Regionen der Lunge stammt.Eine weitere aktuelle Anwendung ist die Spirobronchos-kopie. Der planare Sensor ist so klein, dass er durch den Arbeitskanal des Bronchoskops in die Bronchien vorge-

die Temperatur des Drahtes auf 50° zu halten, wird Energie aufgewendet, und die erforderliche Energie ist proportional zum Volumenfluss. Die Messungen erfol-gen schnell und akkurat, mit nur minimalem in- und exspiratorischem Widerstand. Eine Kalibrierung ist nicht nötig, und die Messung ist hygienisch. Die Methode ist

4,5

3,5

2,5

1,5

0,5

- 0,5 10 20 40 80 160 320 640

Mes

sfeh

ler

in %

Messabweichung bei natürlich forcierten Atemprofilen

Männlich unter 3 Jahren* Männlich 3 bis 6 Jahre* Männlich über 6 Jahre*

Thermisches Anemometer

Spitzenfluss des Atemprofils [l/min]

Flügelradanemometer Ultraschallanemometer Differenzdruckanemometer

Abb. 1: Prozentuale Messfehler aufgetragen über die getesteten Profilkurven von 10 - 800 l/min. Zur Ermittlung der Messabwei-chung wurde die Abweichung von jeweils 5 Messwerten eines Atemprofils zu dessen Sollwert berechnet. Die vertikalen Linien unterteilen die Bereiche der altersabhängigen Spitzenfluss-Ertragswerte [Friedrich P., 2014].

Stand der Wissenschaft und TechnikMesstechnik Vorteile Nachteile

Differenzdruck– etabliert

– hohe Messgenauigkeit– hygienisch

– Kalibrierung notwendig– unempfindlich bei niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten

Hitzdraht

– keine Kalibrierung– empfindlich auch für

kleine Werte– hygienisch

– lange Entwicklungszeiten– Richtungserkennung

ist aufwendig

Turbinenrad – einfache Technologie

– unhygienisch– hohe Fehler durch Reibung

und Massenträgheit– hoher Widerstand

Ultraschall – keine Kalibrierung– teuer

– ungenau

Abb. 2: Übersicht der verwendeten Messtechnologien in der Spirometrie [Scholz A., GPP 2015]

KongressReport PARI Symposium GPP 20154

Animationen – spielerisch früher zur erfolgreichen Messung?

Christian Dormeyer, Klinikum Dritter Orden, München

Bereits kleine Kinder sind mit den neuen Medien über Spiele und Apps vertraut. Daher eignen sie sich gut, z.B. Animationen zur spielerischen Einübung von Atemmanöver darüber anzubieten. Mit Hilfe ausgeklügelter kindgerechter Animationen gelingt es sogar, kleine Kinder an ein korrekt durchgeführtes Vitalkapazitäts-Manöver für Lungenfunktionsmessungen heranzuführen.

Neue Medien sind im Alltag von Familien allgegenwär-tig. Nicht nur die Eltern nutzen PC, Tablet und Smartpho-ne. Auch Kleinkinder haben häufig bereits Zugang zu den Geräten, um Spiele und Apps zu nutzen, die speziell für diese Altersgruppe hergestellt werden. Dieser Trend wird auch daran deutlich, dass die Stiftung Lesen nicht nur Empfehlungen für gute Kinderbücher herausgibt, sondern auch monatlich zusammen mit klick-tipps.net empfehlenswerte Apps für Kinder präsentiert.

schoben werden kann. Mit der lokalen Spirometrie kön-nen Areale identifiziert werden, die nicht mehr an der Atmung teilnehmen.

Die intensivste Entwicklungsarbeit wird derzeit für den Einsatz des neuen Sensors im Bereich Home Monitoring aufgewendet. Dazu wurden bereits klei-ne portable Spirometrie-Geräte für Arzt und Patient entwickelt – SpiroSense®, die präzise und vollständige Spirogramme auf der Basis der neuen GLI-Normwerte aufzeichnen. Vorteilhaft ist auch, dass es bei Kindern automatisch den Atemzyklus erkennt. Die zu Hause generierten Daten aus dem Patienten-Gerät können schnell und einfach auf den Praxis-PC zur ärztlichen Be-fundung übertragen werden.

Inhalationstherapie bei Kleinkindern

Wenn kleine Kinder inhalieren müssen, ist das keine an-genehme Beschäftigung. Daher versuchen viele Eltern, ihre Kinder durch Belohnungen zu motivieren. Eine häu-fige Strategie ist, dass die Kinder während des Inhalie-rens fernsehen dürfen. Für diese Situation wurde ein Überwachungswerkzeug entwickelt: Steckt man einen

Die Hitzdraht-Technologie auf der Basis von winzig kleinen

planaren Sensoren bietet vielfältige Anwendungsmög-

lichkeiten im Bereich der Diagnose von Atemwegserkran-

kungen. Im Vergleich verschiedener Messprinzipien von

Spirometer-Geräten weist die thermische Anemometrie

eine außerordentlich hohe Messgenauigkeit bei niedrigen

Flüssen auf, wie sie für Atemprofile von Kindern unter

6 Jahren charakteristisch sind. Aus diesem Grund können

Lungenfunktionsgeräte mit diesem Messprinzip

(z.B. SpiroSense®) als besonders vorteilhaft für den Einsatz

bei kleinen Kindern angesehen werden.

FA Z I T

Spirometrie im Kindesalter

KongressReport

5

Hier setzen aktuelle Forschungsaktivitäten an. Die Idee ist, mithilfe einer altersgerechten Spielesoftware die nö-tigen Atemmanöver spielerisch einzuüben. Dann könn-ten die Kinder auch bei der Spirometrie besser verwert-bare Ergebnisse liefern.

In früheren Studien wurden Animationen verwendet, bei denen Kinder bei der Spirometrie Kerzen auspus-ten oder Luftballons aufblasen mussten oder ein in-teraktives Computerspiel spielen konnten [Gracchi et al. 2003; Vilozni et al. 2001]. Die Autoren berichteten über höhere Werte beim exspiratorischen Spitzenfluss, und viele Vorschulkinder konnten bereits zufriedenstel-lende FEV1-Manöver durchführen. Computerspiele und Animationen tragen demnach dazu bei, auch in dieser Altersgruppe verlässliche Spirometrie-Ergebnisse zu ge-winnen [Vilozni et al. 2005]. Eine Dissertation an der Medizinischen Hochschule Hannover kam jedoch zu dem Ergebnis, dass die Lun-genfunktionsmessgeräte in Praxen von Pädiatern, All-gemeinmedizinern und Pneumologen nicht für Unter-suchungen bei Kindern geeignet sind [Gordanshekan 2007]. Bei zukünftigen Weiterentwicklungen sollten Geräte und Software kindgerecht gestaltet werden, um zuverlässige Messergebnisse zu generieren.

Neue Möglichkeiten – Messungen spielerisch vornehmenUm Kinder spielerisch an Lungenfunktionsmessungen heranzuführen, wurde bei gesunden Kindern in Kin-dertagesstätten ein kleines mobiles Gerät erprobt. Die Animation bestand darin, dass ein Vogel durch den Wald flog und dabei Mücken fangen wollte. Das Kind erreichte dies durch richtiges Ein- und Ausatmen und durch wiederholte Atemmanöver mit maximalem Fluss (Abb. 4). Das Spiel war selbsterklärend, es gab keine spezielle Anleitung. Alle Kinder machten mit und hatten viel Spaß dabei. Die im Gerät aufgezeichneten Spitzen-flüsse entsprachen in etwa dem, was bezogen auf die Körpergröße zu erwarten wäre.Eine schwierigere Aufgabe ist, Vitalkapazitäts-Manöver mit langer Ausatmung abzubilden. Vor dem eigentlichen Ausatem-Manöver ist dabei besonders wichtig, dass das Kind sehr tief einatmet. Hierzu wurde ein Spiel entwi-ckelt, bei dem ein Elefant mit seinem Rüssel Wasser aus einem Eimer aufsaugt (Abb. 5). Bei der Inspiration leert der Elefant den Wassereimer. Danach erhält er die Auf-gabe, einen vor ihm liegenden kleinen Blumengarten

speziellen Stick in den Fernseher, überprüft dieser, ob das Kind weiterhin inhaliert. Hört es auf zu Inhalieren, verschwindet das Fernsehbild.Auch Animationen können helfen, die Motivation zum Inhalieren aufrechtzuerhalten. Eine Arbeitsgruppe aus Manchester (UK) erprobte bei hospitalisierten Kindern mit akuter Atemwegsobstruktion die Nutzung eines Smartphones im Zusammenhang mit der Inhalation durch einen Spacer [Aslam & Murray, 2014]. Mithilfe eines speziellen Computerspiels konnten die Kinder er-

kennen, ob sie richtig inhalieren. Das Spiel machte ih-nen Spaß, und die meisten gaben an, dass das richtige Inhalieren dadurch einfacher wurde.

Spirometrie im Vorschulalter

Atemwegserkrankungen sind schon im Kleinkind- alter häufig, so dass die zuverlässige Messung der Lun-genfunktion auch bei diesen jungen Patienten wichtig wäre. Zwar können viele Vorschulkinder forcierte Atem-manöver akzeptabel durchführen, jedoch ist die lange Ausatmung häufig noch schwierig für sie [Niggemann et al., 2012].

Abb. 3: Animationen unterstützen Kinder zum optimalen Pusten für eine aussagekräftige Lungenfunktionsmessung.

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KongressReport PARI Symposium GPP 20156

Abb. 4: Spitzenflüsse von 22 Kindern zwischen 3 und 6 Jahren ohne vorherige Erfahrungen mit spirometrischen Messungen. Die Kinder trainierten in ihrer Kindertagesstätte softwaregestützt die bewusste Durchführung von in- und exspiratorischen Atemmanövern [Dormeyer C., GPP 2015].

Abb. 5: Computer-Spiel zur Animation von Atemmanövern zur Messung des exspiratorischen Spitzenflusses und der Vitalkapazität [Dormeyer C., GPP 2015].

mit Wasser zu versorgen, damit die Pflanzen gut wachsen können. Dazu hebt der Elefant seinen wassergefüll-ten Rüssel und spritzt das Wasser über das Beet. Je länger der Elefant Wasser verteilt, desto mehr Blumen wachsen. Das Kind muss dazu tief und lange ausatmen. Das System war selbstler-nend und interagierte mit den Fähig-keiten des Kindes. Wurde dieses Spiel zwei- oder dreimal gespielt, konnten viele Kinder gute Vitalkapazitäts-Ma-növer durchführen. In einem zusätz-lichen Tutorial erklärt ein als Comic-figur gezeichnetes kleines Mädchen die richtige Vorgehensweise und gibt dem Kind positive Rückmeldung. Es ist geplant, die genannten Ani-mationen zukünftig in kommerziell erhältliche Lungenfunktionsgeräte zu integrieren.

A U S B L I C K

Spirometrie im Kindesalter 7

KongressReport

Spirometrie als Monitoring-Tool bei Asthma

Prof. Dr. med. Monika Gappa, Chefärztin der Klinik für Kinder- und Jugendmedizin, Marienhospital Wesel

Die Spirometrie ist ein wichtiger Eckpfeiler für die Diagnose des kindlichen Asthmas. Mit den neuen GLI-Normwerten können nun erstmals verschiedene Ethnizitäten und die komplette Altersstruktur von 3 bis 95 Jahren kontinuierlich abgebildet werden. Welche Rolle die Spirometrie beim Home-Monitoring spielt, ist jedoch bislang nicht endgültig geklärt. Für ausgewählte Patienten können aber bereits jetzt elektronische Home Spirometer eine sinnvolle Unterstützung für ein effektives Asthma-Management bieten, wie auch die Europäische Task Force »Monitoring Asthma in Children« aktuell bestätigt.

Die Global Lung Function Initiative (GLI) hat 2012 neue Normwerte für die meisten spirometrisch gemesse-nen Lungenfunktionswerte veröffentlicht [Quanjer et al. 2012]. Sie werden nach und nach in die Software von Lungenfunktionsgeräten integriert. Die neuen Werte haben mehrere Vorteile. Sie bilden die gesamte Alterskontinuität ab, so dass dieselben Normwerte für Kleinkinder wie für sehr alte Menschen herangezo-gen werden können. Das bedeutet, dass anscheinend sprunghafte Veränderungen der Lungenfunktion, die nur durch den Wechsel der Referenzwerte erklärt sind, nicht mehr auftreten. Auch die unterschiedliche Variabi-lität der Parameter in den verschiedenen Altersgruppen sowie verschiedene Ethnizitäten werden darin berück-sichtigt. Eine Herausforderung besteht darin, dass die Messergebnisse nicht mehr in Prozent des Sollwertes ausgedrückt werden sollen, son-dern als Standardabweichungs- bzw. Z-Score. Die Global Lung Function Initiative (GLI) stellt im Internet Werkzeuge zum Um-rechnen von alten in neue Werte bereit.*

Die neue deutsche Leitlinie zur Spirometrie geht bereits auf diese neuen Referenzwerte ein [Criee et al. 2015].

Wertigkeit der Spirometrie bei Kindern mit Asthma

Die spirometrische Messung der Lungenfunktion ist ein wichtiger Baustein bei der Diagnosefindung eines Asthma bronchiale. Die Nationale Versorgungsleitlinie (NVL) Asthma sieht vor, dass eine Atemwegsobstruktion nachgewiesen werden muss. Zusätzlich werden die Kri-terien Reversibilität, bronchiale Hyperreagibilität sowie die Variabilität von FEV1 und/oder exspiratorischem Spit-zenfluss berücksichtigt. Diese Vorgaben sind allerdings streng genommen nicht evidenzbasiert. Für Kinder hat

die Nutzung der FEV1 / FVC Ratio einen begrenzten Wert, denn die-ser Quotient liegt bei ihnen in der Regel über 0,9. Hinzu kommt, dass eine normale Spirometrie bei Kindern keineswegs ein Asthma bronchiale ausschließt.

„Die neuen GLI-Referenzwerte

erlauben eine international standardisierte Inter-

pretation der Lungenfunk- tionswerte.“

* http://www.ers-education.org/guidelines/global-lung-function-initiative/tools.aspx

KongressReport PARI Symposium GPP 20158

Auch für das Langzeitmanagement des Asthmas wird die Spirometrie mit herangezogen. PEF oder FEV1 gehö-ren zu den Kriterien für die Einteilung in „gut, teilweise oder nicht kontrolliertes“ Asthma. Die Peak Flow Mes-sung zur Verlaufskontrolle wird in der NVL für Patienten mit schwerem Asthma, bei Patienten mit herabgesetzter Empfindung von Asthmasymptomen und bei Patienten mit zurückliegender Hospitalisierung wegen Asthma als sinnvoll dargestellt.

Mangelnde Übereinstimmung zwischen Asthmasymptomen und LungenfunktionKinder mit Asthma bronchiale haben im Intervall norma-lerweise eine gute oder sogar normale Lungenfunktion [Bacharier et al. 2004]. Selbst bei schwerem Asthma bronchiale kann die Spirometrie normal sein, sie korre-liert also nicht gut mit dem Schweregrad der Erkran-kung. Eltern schätzen die Asthmakontrolle ihrer Kinder häufig nicht richtig ein. Dies zeigte eine Arbeit aus der Schweiz, bei der die Hälfte der Kinder eine nach den GINA-Leitli-nien unbefriedigende Asthmakontrolle hatte, während ihre Eltern häufig mit dem Thera-pieerfolg zufrieden waren [Kueh-ni et al. 2002]. Auch die Kinder selbst haben häufig eine unzurei-chende Selbsteinschätzung und Wahrnehmung ihrer Asthmasym-ptome. In einer Studie wurden Kinder gebeten, ihren aktuellen Peak Flow zu raten und zu dokumentieren, bevor der Peak Flow gemessen wur-de [Koinis-Mitchell et al. 2009]. Nur ein Teil der Kinder schätzte die Lage richtig ein. Als potentiell gefährdet galt die Gruppe der »poor perceiver«, die sich deutlich besser einschätzten als es ihre Peak Flow Werte anzeig-ten. Auch das Umgekehrte kam vor, denn manche Kin-der hielten ihre Lungenfunktionswerte für schlechter als sie aktuell waren.

Jeder Kinderarzt kennt Asthmatiker, die im Intervall kei-ne Beschwerden haben und deren Lungenfunktion nor-mal ist, obwohl sie bereits mehrmals wegen eines aku-ten Asthmaanfalls stationär behandelt werden mussten. Ein anderes Beispiel ist ein Jugendlicher mit allergischem Asthma und deutlich eingeschränkter Lungenfunktion, der aber im Asthma-Kontrolltest ACT mit 24 von 25

Punkten praktisch keine Symptome angibt. Dies sind Konstellationen, bei denen ein häusliches Selbst-Moni-toring hilfreich sein könnte.

Studien zum Home-Monitoring bei Kindern mit AsthmaDer Wert der täglichen häuslichen Peak Flow Messung für das Asthma-Management wurde bei 90 Kindern mit moderatem Asthma bronchiale untersucht [Wensley et al. 2004]. Alle Studienteilnehmer führten ein Symp-tom-Tagebuch, und die Hälfte der Kinder maß zusätzlich morgens und abends den Peak Flow. Es zeigte sich kein Vorteil durch die zusätzliche Lungenfunktionsmessung, denn der mittlere tägliche Symptomscore über 12 Wo-chen war in beiden Gruppen gleich. Allerdings wurde die festgesetzte Grenze von 70 % ihres individuellen Bestwertes für eine therapeutische Intervention bei kei-nem der Kinder erreicht.Zwischen der Variabilität des Peak Flow und den täglich erfassten Symptomscores bestand bei Kindern ebenfalls keine sichere Konkordanz [Brouwer et al. 2006]. Viel-mehr gab es große individuelle Unterschiede. In einer anderen Beobachtungsstudie, in der PEF und FEV1 re-gelmäßig zweimal täglich, sowie vor und nach Inhala-

tion der Bedarfsmedikation Sal-butamol gemessen wurden, fiel der Peak Flow bei Symptomen kaum erkennbar ab [Brouwer et al. 2010]. Die durchschnittliche Differenz von 6 % war so klein, dass sie nicht für das individuelle

Asthma-Management genutzt werden konnte.In einer aktuellen Arbeit verwendeten 96 Kinder und Ju-gendliche mit Asthma ein elektronisches Symptomtage-buch und maßen zusätzlich täglich ihre FEV1. Die Daten wurden verglichen mit denen, die alle 2 Monate beim Arztbesuch erhoben wurden [van Vliet et al. 2014]. Das Home-Monitoring zeigte, dass doppelt so viele Kinder als „schlecht kontrolliert“ eingestuft werden mussten, als wenn nur die Momentaufnahmen bei der ambu-lanten Vorstellung herangezogen worden wären. Inso-fern war die tägliche Messung sensitiver. Eine schlechte Asthmakontrolle war assoziiert mit einer schlechteren Lungenfunktion. Bei Asthmatikern, deren Adhärenz unter 50 % lag, wurden mehrere Symptome regist-riert, die Spirometrie-Werte waren niedriger und ihre FeNO-Werte höher. Wünschenswert wäre daher ein noch einfacheres elektronisches Monitoring, verbunden

„Die Selbsteinschätzung der eigenen Lungen-

funktion ist für viele Pati-enten schwierig.“

Spirometrie im Kindesalter 9

KongressReport

mit einer direkten Rückmeldung an die Patienten.Der Einfluss der täglichen Spirome-trie auf das Auftreten von Exazer-bationen wurde bei 50 Kindern mit schwerem, unkontrollierten Asthma untersucht [Deschildre et al. 2012]. Gegenüber einer Kontrollgruppe mit konventionellem Management erga-ben sich innerhalb von 12 Monaten Beobachtungszeit keine Unterschiede hinsichtlich der Häufigkeit von Exazer-bationen, der Anwendung inhalativer oder systemischer Kortikosteroide, der Lungenfunktionswerte oder der Lebensqualität. Jedoch waren Eltern, deren Kinder dem Monitoring zuge-teilt waren, zufriedener und fühlten sich besser unterstützt. Hier konnte also ein edukativer Effekt gezeigt werden.Auf der Suche nach sensitiveren Parametern wurde die Resistance mit der forcierten Oszillometrie gemes-sen und mit dem Peak Flow verglichen [Robinson et al. 2014]. Bei 22 Kindern, die an einem Asthmacamp teilnahmen, wurden tägliche Messungen durchgeführt. Die Variabilität von Tag zu Tag war bei der forcierten Oszillometrie höher, die Methode war also sensitiver als der Peak Flow.Andere Autoren werteten bei erwachsenen Asthmati-kern die Fluktuationen des Peak Flow über die Zeit mit speziellen statistischen Methoden aus [Thamrin et al. 2011]. Patienten mit guter Asthmakontrolle unterschie-den sich von solchen mit schlechter Kontrolle dadurch,

dass ihre Peak Flow Werte untereinander stärker kor-relierten, also die Einzelwerte besser übereinstimmten. Möglicherweise liefern also komplexere Analyse-Metho-den von Peak Flow Werten über die Zeit wertvolle Zu-satzinformationen für eine effektive Asthma-Kontrolle. Ein Ansatz zur Erhöhung der häufig unzureichenden Adhärenz ist der Einsatz von »Smart Devices« für die Therapie. In einer aktuellen Arbeit wurde ein Inhala-tor für die Anwendung von inhalativen Steroiden un-tersucht, der ein audiovisuelles Feedback gibt und eine Erinnerungsfunktion beinhaltet [Chan et al. 2015]. Die Therapie-Adhärenz war mit 84 % deutlich besser als in der Kontrollgruppe mit nur 30 %. Die Asthma-Morbidi-tät war ebenfalls geringer, wenn die Patienten über das »Smart device« inhalierten.

Spirometrie als Monitoring Tool [Gappa M., GPP 2015]

Physiologiel Spirometrie besser als PEF

Evidenzl Vorteil Spirometrie vs. PEF nicht gezeigt

l Konkordanz Lungenfunktion und Symptome / Kontrolle gering

l Adhärenz problematisch

l Schulungseffekt möglich

l „intelligentere“ Analyse und sensitivere Parameter denkbar

Studien, die geeignete Patienten / Zielgruppen identifizieren

»Smart monitoring« kann Adhärenz verbessern

Optimierung verfügbarer Tools

Einsatz im Sinne eines individuellen, personalisierten Managements

Zum täglichen Monitoring der Lungenfunktion eignet sich

aus physiologischer Sicht die Spirometrie besser als die allei-

nige Peak Flow Messung. In bisherigen Studien konnte je-

doch keine ausreichende Konkordanz zwischen fortlaufend

registrierten Lungenfunktionsdaten zu Symptomen oder

zur Asthmakontrolle gezeigt werden. Hierzu sind weitere

Studien notwendig, in der geeignete Zielgruppen klarer

definiert sind. Patienten mit schwerem Asthma und unge-

nügender Selbstwahrnehmung profitieren vermutlich am

meisten von einem Spirometrie Monitoring im häuslichen

Umfeld. Denkbar für die Zukunft sind die Nutzung sensiti-

verer Parameter oder die intelligentere Auswertung der

erhobenen Daten. Für individuelle Patienten kann das täg-

liche Monitoring bereits jetzt eine sinnvolle Ergänzung sein.

Dies entspricht weitestgehend der Einschätzung, der Task

Force »Monitoring Asthma in Children« vom März 2015,

die den Einsatz von elektronischen Home Spirometriegerä-

ten vorsieht, wenn eine symptomgeführte Asthmatherapie

schwierig ist. Bei schlechter Selbstwahrnehmung, nach

Krankenhausentlassungen, bei niedrigen FEV1-Werten oder

bestehenden Risikofaktoren für eine Verschlechterung

empfiehlt die Task Force Spirometrie-Messungen grundsätz-

lich in einer höheren Frequenz [Pijnenburg et al. 2015].

FA Z I T

KongressReport PARI Symposium GPP 201510

Asthma-Home-Monitoring: Notwendigkeiten und ZukunftsvisionenDr. Marcus Dahlheim, Pädiatrischer Pneumologe, kinderärztliche Gemeinschafts-Praxis, Mannheim

Da eine flächendeckende kinderpneumologische Versorgung in Deutschland aus strukturellen Gründen bislang nicht gegeben ist, gilt die Telemedizin als vielversprechend. Als Vision vorstellbar sind intelligente Geräte für Arzt und Patient, die Spirometrie, FeNO-Messungen und Symptom-Informationen miteinander kombinieren und mit denen der Arzt seine Interventions-Empfehlungen einfach und schnell an den Patienten kommunizieren kann. Um das volle Potential von telemedizinischen Diagnosegeräten im Praxisalltag ausschöpfen zu können, müssen allerdings noch viele Voraussetzungen geschaffen werden.

In der Telemedizin werden Hilfsmittel aus der Telekom-munikation für die Diagnostik und Therapie von Erkran-kungen benutzt. Der Begriff Telemonitoring bezieht sich auf die Fernüberwachung bzw. die Ferndiagnostik erkrankter Patienten. Das Übermitteln der erhobenen Messdaten vom Patienten zum Arzt erfolgt durch die Telemetrie.

Home-Monitoring bei kindlichem AsthmaDie Selbstwahrnehmung von Asthmasymptomen ist bei Kindern mit Asthma unterschiedlich ausgeprägt. Hier sind Instruktion und Asthmaschulung hilfreich. Um die Lungenfunktion fortlaufend zu überprüfen, hat sich die häusliche Peak Flow Messung bewährt. Sie er-folgt in der Regel mit kleinen, mechanischen Messgerä-ten, und die Daten werden in einem Tagebuch schriftlich protokolliert. Bisher noch nicht etabliert ist die häusliche Spirometrie mit digitalem Protokoll und telemetrischem Versand der Werte und Kurven an den Arzt. Für ausge-wählte Patienten könnte auch die häusliche FeNO-Mes-sung interessant sein.Das Home-Monitoring funktioniert nur, wenn bestimm-

te Grundvoraussetzungen erfüllt sind. Die Familie muss bereit sein, das Monitoring in ihren Alltag zu integrie-ren. Eine vorausgehende Asthmaschulung ist absolut sinnvoll, wird jedoch leider noch viel zu wenig wahrge-nommen. Auch der Arzt muss bereit sein, sich mit den Daten zu beschäftigen und seinen Patienten daraufhin ein Feedback zu geben.

Das Monitoring hat zum Ziel, das Asthma des Kindes gut zu kontrollieren. Gute Asthmakontrolle bedeutet, dass im Alltag keine Symptome auftreten und dass kei-ne zusätzliche Bedarfsmedikation benötigt wird. Stabile, gut kontrollierte Patienten mit gesicherter guter Selbst-wahrnehmung müssen nicht jeden Tag ihren Peak Flow messen. Allerdings gibt es etliche Patienten in der Praxis, die ihre Asthmasymptome unzureichend gut einschät-zen oder deren Erkrankung unkontrolliert ist. Für diese Patienten macht ein Asthma-Monitoring Sinn.

Kinderpneumologische Versorgung in Deutschland

In Deutschland ist noch lange keine flächendeckende kinderpneumologische Versorgung gewährleistet. In

Spirometrie im Kindesalter 11

KongressReport

einigen Bereichen Deutschlands gibt es zwar „Nester“ von Kinderpneumologen, jedoch gibt es noch immer regional große Lücken, wo diese kompetente fachärzt-liche Versorgung fehlt. Derzeit berät der Bundestag über ein Gesetz zur Stärkung der Versorgung in der gesetzlichen Krankenversicherung. Es soll eine flächen-deckende fachärztliche Versorgung mit kurzen Warte-zeiten auf Facharzttermine gewährleisten. Wenn jedoch die Wartezeiten verkürzt werden, müssen in derselben Zeit mehr Patienten betreut werden. Für den einzel-nen Patienten steht dann weniger Zeit zur Verfügung. Gleichzeitig wird in Erwägung gezogen, die Zahl der Fachärzte in „überversorgten Gebieten“ zu reduzieren. Damit wird das Dilemma noch größer. Angesichts dieser Situation wird und muss die Telemedizin an Bedeutung gewinnen.

Telemonitoring beim Asthma

Manche Bestandteile der Telemedizin sind in der Praxis bereits etabliert. So halten viele Ärzte bereits Sprech-stunden per Telefon ab oder kommunizieren per E-Mail mit ihren Patienten. Auch Filme von Beschwerdeepiso-den oder eingescannte Peak Flow Protokolle können per E-Mail zum Arzt geschickt und dann von ihm aus-gewertet werden.

Das Führen eines Asthma-Tagebuchs mit Erfassen von Symptomen und Bedarfsmedikation ist bei vielen Eltern und Kindern – besonders in beschwerdefreien Phasen – nicht sehr beliebt. Manche Kinder kennen alle Tricks, um die Peak Flow Werte von mechanischen Ge-räten zu manipulieren und als gut erscheinen zu lassen.

Die häusliche Spirometrie mit modernen elektronischen Geräten bietet vielfältige Vorteile. Aus der Form der Kurve kann der Arzt Rückschlüsse darauf ziehen, wie gut das Kind mitgearbeitet hat. Er kann eine zentrale von einer peripheren Atemwegsobstruktion unterschei-den und eine Restriktion erkennen. Insofern liefert die Spirometrie unter »Real Life«-Bedingungen auch diffe-renzialdiagnostisch wichtige Informationen, wie einige Fallbeispiele illustrierten. Außerdem läßt sich die Adhärenz der Patienten deutlich verbessern. Der Referent berichtete von eigenen Erfahrungen mit einem telemetrischen Spirometrie-Gerät, dem SpiroSense® (Firma Sendsor, München) 22 Kinder

hatten über 4 Wochen zuhause täglich ihre Spirometrie mit dem mySpiroSense® gemessen. Die meisten Eltern und Kinder bevorzugten den SpiroSense® gegenüber der konventionellen Peak Flow Messung. Die Handha-bung des Geräts wurde als einfach oder sehr einfach beschrieben. Das elektronische Tagebuch fanden Kinder und Eltern ebenfalls einfach oder sehr einfach zu be-dienen, wenngleich die Software noch nicht mit jedem PC kompatibel war. Für den Arzt war nützlich, dass er sehen konnte, was im Alltag der Kinder mit der Lungen-funktion „wirklich los war“.Wünschenswert wäre laut Dr. Dahlheim auch eine häus-liche FeNO-Bestimmung, um Angaben zur eosinophilen Inflammation zu erhalten. Besonders in der Erstdiagnos-tik kann die FeNO-Messung ein wichtiger Mosaikstein sein. Bei allergischem Asthma hat dieser Parameter auch für die Verlaufskontrolle eine Bedeutung, und er kann die Therapiesteuerung erleichtern. Sind die FeNO-Werte niedrig, müssen differenzialdiagnostisch andere Erkran-kungen in Betracht gezogen werden, wie zum Beispiel die primäre Ziliendyskinesie, eine Mukoviszidose oder ein gastroösophagealer Reflux. In einer vergleichenden Studie zeigten Kinder mit FeNO-Monitoring plus Symp-tom-Monitoring eine Tendenz zu weniger Exazerbatio-nen als die Gruppe, bei denen nur die Symptome doku-mentiert wurden [De Jongste, 2009].

Vision: Alles in einem Gerät

In den Augen des Referenten würde das ideale Mess-gerät für das tägliche Home-Monitoring mehrere rele-vante Parameter abbilden: Spirometrie, FeNO-Messung, den Asthmakontrolltest und ein Tagebuch bzw. einen Ereignisrekorder. Die einzelnen Bestandteile müssen nutzerfreundlich gestaltet und sinnvoll auf dem Display platziert werden. In das Gerät integrieren könnte man auch einen Pollenflugkalender oder eine Videokamera, um kleine Filme aufzunehmen. Besonders nützlich wäre eine Funktion, mit der alarmierende Daten sofort an den Arzt übermittelt werden, damit er vor allem in Notfällen eine konkrete Therapieempfehlung abgeben kann.

Für die Entwicklung solcher Geräte muss die Industrie vermutlich noch viel Arbeit investieren. Auf

Seiten der Ärzte muss gewährleistet wer-den, dass die Kosten für die Anschaf-fung der entsprechenden Gerätschaf-ten und die aufgewendete Arbeitszeit angemessen vergütet werden. Zwar wäre vorstellbar, dass jedes Kind

KongressReport PARI Symposium GPP 201512

PARI GmbH Moosstraße 3, 82319 StarnbergGERMANYE-Mail: info@pari.deTel. +49 (0)8151 279-0Fax +49 (0)8151 279-101

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2015

Quellen

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Berichterstattung:Prof. Dr. med. Gratiana Steinkamp, Ärztin für Kinder- und Jugendmedizin, medizinisch-wissenschaftliche Publizistin, Schwerin

bei der Asthmaschulung ein Home-Monitoring-Gerät ausgehändigt bekommt. Aus heutiger Sicht erscheint es jedoch sinnvoller, spezielle Zielgruppen auszuwählen, die von einem Monitoring besonders profitieren. Nach

einem aktuellen Cochrane Review hat das Telemonito-ring vor allem Potenzial, um bei Patienten mit schwe-rem Asthma Hospitalisationen zu reduzieren [McLean, 2011].

In der Zukunft wird Telemedizin an Bedeutung gewinnen,

vor allem in Regionen mit geringer Facharztdichte. Mit

geeigneten, attraktiven Geräten und Programmen können

Patienten Arztbesuche einsparen, vorausgesetzt, dass Pati-

ent und Familie gut instruiert sind und ihr Arzt mit der

neuen Technologie arbeitet. Es werden jedoch noch Jahre

vergehen, bis die erforderliche Entwicklungsarbeit geleistet

ist und das ganze Potenzial des Telemonitoring in der Praxis

genutzt werden kann.

FA Z I T

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