Spiroergometrie


Die Spiroergometrie, manchmal auch als Ergospirometrie bezeichnet, ist ein aus den Begriffen „Spirometrie“ und „Ergometrie“ zusammengesetztes Wort. Die Spirometrie ist die Bezeichnung für die medizinische Untersuchung des Atems. Die Ergometrie dient der Messung der Arbeitsleistung der Muskeln und damit der Feststellung der körperlichen Leistungsfähigkeit des Menschen. Die Spiroergometrie / Ergospirometrie ist also ein diagnostisches Verfahren, in dem eine stufenweise gesteigerte körperliche Belastung mit einer gleichzeitigen Messung der Atemgase verbunden wird.

Durchführung der Spiroergometrie (Ergospirometrie)

Der Patient wird auf einem speziellen Fahrrad, einem sogenannten Ergometer, oder auf einem Laufband der kontinuierlich gesteigerten Belastung ausgesetzt. Die Schwere der Belastung wird dabei durch computergesteuerte Rampenprogramme erhöht. Es gibt je nach Fragestellung unterschiedliche Programme. In der Regel wird jedoch die nächst höhere Belastungsstufe nach ein bis zwei Minuten erreicht, wobei die Belastung um jeweils 10 bis 50 Watt gesteigert wird. In den selteneren Laufbanduntersuchungen gibt es vergleichbare Stufenprotokolle mit kontinuierlicher Zunahme der prozentualen Steigung (bergauf laufen).

Spiroergometrie Laufband
Durchführung einer Spiroergometrie

Zur begleitenden Messung der Atemgase wird dem Patienten eine luftdicht abschließende Maske auf Mund und Nase gesetzt, die über eine Messsonde mit der Raumluft verbunden ist. Als Sicherheitsmaßnahme werden zudem EKG, Herzfrequenz (Puls) und Blutdruck des Patienten durch den anwesenden Arzt ununterbrochen kontrolliert.

Die Dauer der Untersuchung beträgt meist nur acht bis zehn Minuten, woran sich eine fünf- bis zehn-minütige Nachbeobachtung anschließt. Nach Abschluss der Untersuchung werden alle Daten in einem Computer zusammengeführt und ausgewertet. Die wichtigsten Ergebnisse über die Leistungsfähigkeit von Herz und Lunge werden später – zum Teil in graphischer Form – wiedergegeben.

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Biologische Hintergründe der Spiroergometrie (Ergospirometrie)

Durch körperliche Belastung wird der Stoffwechsel und somit der Energiebedarf der arbeitenden Muskulatur erhöht. Zur Energiegewinnung wird Sauerstoff benötigt, der über die Lungen in das Blut und durch die Adern zum Muskel gelangt. Das Herz dient hierbei als Pumpe, die aufgrund ihrer Arbeit den Blutfluss im Körper gewährleistet. Im arbeitenden Muskel werden Nährstoffe und Sauerstoff unter Gewinnung von Energie dann „verbrannt“. Der Abfallstoff Kohlendioxyd wird im Blut zurück zur Lunge transportiert, wo es über die Lungenbläschen ausgeatmet wird. Mit zunehmender Belastung steigt der Sauerstoffbedarf und somit wächst auch die Kohlendioxyd-Produktion.

Kommt es bei weiter steigender Belastung zu einem größeren Sauerstoffbedarf als angeboten werden kann, besteht ein relativer Sauerstoffmangel. Dieser führt dazu, dass zusätzlich ein zweiter, ein so genannter anaerober (nicht-sauerstoffabhängiger) Stoffwechselweg beschritten wird, um die benötigte Energie bereitzustellen. Ein Nebeneffekt dieses sauerstofffreien Stoffwechselprozesses ist allerdings die Anreicherung von Milchsäure, welche ihrerseits zu einer Übersäuerung und damit einhergehend zum Erreichen der körperlichen Belastbarkeitsgrenze führt. Das Eintreten in die anaerobe Energieproduktion markiert folglich den Grenzbereich unserer Leistungsfähigkeit.

Gründe für die Durchführung einer Spiroergometrie (Ergospirometrie)

Die Spiroergometrie dient der Bestimmung und Einschätzung der Leistungsfähigkeit (z.B. im Leistungssport) oder einer Leistungseinschränkung (z.B. bei Herzschwäche). Sie spiegelt in optimaler Weise das Zusammenspiel von Herz, Lunge (Atmung), Kreislauf und Stoffwechsel wider. Aus diesem Grund ist sie in der Kardiologie (Herz), der Pulmologie (Lunge) und in der Sportmedizin von großer Bedeutung.

Beispielsweise kann der behandelnde Arzt anhand der maximalen Sauerstoffaufnahme, dem Zeitpunkt des Erreichens der anaeroben Schwelle und der größten Ergometerleistung (in Watt) eine mögliche Einschränkung der Herzfunktion erkennen, sie genauer beurteilen und ihren Verlauf in Nachuntersuchungen kontrollieren. Dies ist für Patienten mit einer Herzschwäche (Herzinsuffizienz), insbesondere vor geplanter Herztransplantation, von großer Wichtigkeit. Da ein normales Belastungs-EKG ebenfalls Bestandteil der Spiroergometrie ist, kann auch eine Aussage über mögliche Verengungen der Herzkranzgefäße (koronare Herzkrankheit) getroffen werden.

Die Spiroergometrie erlaubt darüber hinaus eine Unterscheidung zwischen herzbedingten und lungenbedingten Einschränkungen der Leistungsfähigkeit. Des Weiteren können verschiedene chronische Atemwegs- und Lungenerkrankungen beurteilt werden, eine ungeklärte Belastungs- Luftnot, aber auch das Risiko vor einer Lungentransplantation abgeklärt werden. Auch im Vorfeld einer belastenden Operation wird diese Untersuchung oft zur genauen Abschätzung der Belastbarkeitsgrenze und der Herz-Lungenfunktion durchgeführt, um das Operationsrisiko beurteilen zu können. In der Sportmedizin wird sie außerdem zur Kontrolle des Trainingserfolges und zur Feststellung des Leistungsniveaus eingesetzt.

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Gibt es Risiken bei der Spiroergometrie?

Die Spiroergometrie ist eine vergleichsweise problemlose und risikoarme Untersuchung. Ähnlich wie beim Belastungs-EKG (Ergometrie) kommt es während der Untersuchung in der Regel zu einer Beschleunigung der Atmung, vielleicht sogar zu einer vorübergehenden Luftnot. Auch das Auftreten von Herzklopfen ist eine natürliche Folge der körperlichen Belastung. Gelegentlich tritt aber auch eine Unregelmäßigkeit des Herzschlages oder ein Brustschmerz auf.

Schwerere Reaktionen wie Atemstillstand, starke Herzrhythmusstörungen oder auch ein Herzinfarkt sind sehr seltene Ereignisse, deren vorauseilende Alarmzeichen durch den anwesenden Arzt fast immer rechtzeitig erkannt werden können und dann zum Abbruch der Belastung führen.