Oszillometrie

Die Oszillometrie bezeichnet wie die "Impulsoszillometrie" eine Gruppe der Lungenfunktionsuntersuchung (in der Pulmonologie auch als Oszilloresistometrie bezeichnet) zur Bestimmung der Atemwegsimpedanz und eine Form der indirekten Blutdruckmessung.

Bei der oszillometrischen Untersuchung der Atemwege wird deren Reaktion auf ein oszillierendes Drucksignal bestimmt. Dabei wird ein Frequenzgemisch in Form eines Drucksignals generiert und am Patienten appliziert. Bei der Oszillometrie zur Messung des Blutdruckes werden die Schwingungen des Blutflusses in den Arterien gemessen.

Inhaltsverzeichnis

Einsatz als Lungenfunktionsuntersuchung

Geschichte

Das grundlegende Messverfahren wurde 1956 von Dubois et al. eingeführt. Dies betrifft vor allem die Theorie der Lungendiagnose mit Hilfe elektrotechnischer Ersatzschaltbilder. Zu Beginn erfreute sich diese Idee keiner großen Anerkennung. Eine dem technischen Stand der Zeit entsprechenden Messmethode stellten Smidt und Muysers 1971 vor. Dabei wird der Lungentrakt mit einer einzigen Frequenz angeregt und deren Reaktion in Form von Druck gemessen (monofrequente Oszillometrie). Im Jahre 1976 entwickelten Landser et al. ein Gerät welches bereits mit multifrequenter Anregung, einem synthetisierten Rauschen (pseudo random noise) arbeitete. Fünf Jahre später stellten Müller und Vogel eine technisch einfacher realisierbare Methode vor, welche anstatt des Rauschsignals einen Impuls verwendete (Impulsoszillometrie).[1]

Theoretische Grundlagen

Der theoretische Ansatz von Dubois beinhaltet die Charakterisierung des komplexen pneumatischen Systems des Lungentrakts mit Hilfe von physikalischen Gesetzen der eindimensionalen Wellenausbreitung. Letztere fand bisher vorwiegend in der Elektrotechnik Anwendung und beschreibt dort den Einfluss elektrotechnischer Bauelemente auf Amplitude und Phase einer elektrischen Signals.

Man betrachte die Atemwege als mechanisches System mit einem bestimmten Reaktionsverhalten gegenüber einer pneumatischen Anregung. Ein sinusförmiges Drucksignal am Eingang, sprich der Mundöffnung eines Probanden, erzeugt einen Flussverlauf, der von den Eigenschaften dieses Systems abhängt. Dabei spielen insbesondere die Elastizität der Lungenbläschen, Öffnungsbreite und Länge der Luftröhre und das Lungenvolumen eine Rolle.

Wir bezeichnen den am Patienten anliegende Druckverlauf mit

p(t) = \hat P \cdot \sin(\omega t + \varphi_p)

und den zugehörigen Luftstrom mit

\dot{V} = \hat{\dot V} \cdot \sin(\omega t + \varphi_{\dot{V}}).

Bezieht man den imaginären Anteil einer Sinusschwingung mit ein, so lässt sich dieses Signal als Vektor in der komplexen Zahlenebene beschreiben und reduziert sich damit auf die Darstellung von Betrag und Phase.

p = \hat P e^{j \varphi_p}
\dot{V} = \hat V e^{j \varphi_{\dot{V}}}

Besitzen die Atemwege eines Patienten einen höheren Strömungswiderstand, so fließt bei gleichbleibenden Druck weniger Gasvolumen in die Lungenflügel und ebenso aus den Lungenflügeln heraus. Der Volumenstrom in die Atemwege nimmt mit der Zeit ab, bedingt durch die kapazitiv wirkende Summe der Lungenbläschen, den Alveolen.

Bei sinusförmigem Druckverlauf würde dies bedeuten, dass der zeitliche Verlauf des Volumenstroms nicht mit dem des Drucks in Phase ist.

Durch Division der komplexen Größen von Druck und Fluss in Betrag-Phasen-Darstellung tragen wir dem Rechnung. Die daraus resultierende Größe der Impedanz besteht aus dem Quotienten der Betragswerte und der Differenz der Phasenwerte.

Z = \frac{p}{\dot{V}} = \frac{\hat P}{\hat{\dot V}} \cdot e^{j(\varphi_p - \varphi_{\dot{V}})}

Für klinische Diagnosen werden häufig die zugehörigen Real- und Imaginärteile der Impedanz ausgewertet. Dabei bezeichnet man den Realteil analog der Elektrotechnik als Resistanz und den Imaginärteil als Reaktanz.

Z = R + jX

Bedeutung der Messparameter

Der grundsätzlich gemessenen Parameter sind Resistanz und Reaktanz der Atemwege als Summanden der Atemwegsimpedanz. Dabei lehnen sich die Begrifflichkeiten an der Elektrotechnik an und müssen im klinischen Kontext weiter erläutert werden.

Physikalisch handelt es sich bei der Impedanz Z um einen Wechselströmungswiderstand. Analog einem elektrischen Schwingkreis mit Spule, Kondensator und ohmschen Widerstand lässt sich die physiologische Impedanz des pulmonalen Systems folgendermaßen aufschließen.

  • Impedanz: Als zusammengesetzte Größe reflektiert sie den Gesamtwiderstand des pulmonalen Systems.
  • Resistanz / Resistance: Hier wird Energie in Form von v.a. Reibung verloren. Im elektrischen Schaltkreis entspricht sie dem ohmschen Widerstand, als physiologische Größe stellt sie also den Strömungswiderstand in den Atemwegen und die viskosen Widerstände in Lunge und Thorax dar.
  • Reaktanz / Reactance: Als imaginärer Anteil der Impedanz entsteht die Reaktanz erst durch die Handlung "Atmen" und ist vom Ausmaß der Handlung abhängig. Weiter kann sie charakterisiert werden durch Intertence und Komplianz.
  • Inertance / Inertanz: Sie ist ein Maß für die Trägheit von Lunge und Thorax und hat kaum klinische Relevanz.
  • Komplianz / Compliance: Die Volumendehnbarkeit entspricht im elektrischen Schaltkreis dem kapazitiven Widerstand. Am Lungenmodell steht sie für Widerstände, die durch Dehnung von v.a. Bronchialsystem, Lunge und Thorax entstehen. [2]

Einsatz zu Messung des arteriellen Blutdruckes

In diesem Fall werden oszillometrisch die durch den Blutfluß in den Arterien ausgelösten Schwingungen erfaßt. Das Verfahren ist nicht zum Einsatz bei Patienten mit Herzrhythmusstörungen geeignet.

(→ Hauptartikel Blutdruckmessung)

Quellen

  1. Impuls-Oszillometrie von Johannes Vogel und Udo Smidt
  2. Diagnostische Relevanz der Impuls-Oszillometrie im Vergleich zur Bodyplethysmographie im Kindesalter von Alexander Kraus, JMU Würzburg
Gesundheitshinweis Bitte den Hinweis zu Gesundheitsthemen beachten!

Wikimedia Foundation.

Schlagen Sie auch in anderen Wörterbüchern nach:

  • Oszillometrie — oscilometrija statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Konduktometrija, kai naudojamasi radijo dažnio srove. atitikmenys: angl. oscillometry; radio frequency conductometry vok. Oszillometrie, f rus. осциллометрия, f;… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • Oszillometrie — Os|zil|lo|me|trie, die; , n [↑ metrie] (Med.): Messung des Pulses (1 a) mithilfe eines Oszillographen …   Universal-Lexikon

  • Oszillometrie — Os|zillo|me|tri̲e̲ [↑...metrie] w; , ...i̱en: Bestimmung des Blutdrucks durch Messung der Schwingungen des arteriellen Blutflusses …   Das Wörterbuch medizinischer Fachausdrücke

  • Oszillometrie — Os|zil|lo|me|trie* die; , ...ien <zu ↑...metrie> Messung des Pulses (1 a) mithilfe eines Oszillografen (Med.) …   Das große Fremdwörterbuch

  • Impulsoszillometrie — Die Impulsoszillometrie ist ein Verfahren zur mechanischen Analyse der Atmung (Lungenfunktionsuntersuchung) und dient insbesondere zur Bestimmung des Atemwegswiderstandes. Über den Atemwegswiderstand hinaus erfasst es auch die Trägheits und… …   Deutsch Wikipedia

  • -metrie — Das Suffix metrie (von griech. τὸ μέτρον – das Maß) im Wort bedeutet, dass etwas gemessen wird. Zum Beispiel Symmetrie: Hier fällt das Maß der zu vergleichenden Objektteile zusammen (=syn). die Teile sind also symmetrisch = (wörtlich übersetzt)… …   Deutsch Wikipedia

  • Bodyplethysmografie — Als Lungenfunktion wird die physiologische oder pathologische Funktion der Lunge als Organ für den Gasaustausch bei der äußeren Atmung von lungenatmenden Schnecken, Amphibien, Reptilien, Vögeln und Säugetieren einschließlich des Menschen… …   Deutsch Wikipedia

  • Bodyplethysmograph — Als Lungenfunktion wird die physiologische oder pathologische Funktion der Lunge als Organ für den Gasaustausch bei der äußeren Atmung von lungenatmenden Schnecken, Amphibien, Reptilien, Vögeln und Säugetieren einschließlich des Menschen… …   Deutsch Wikipedia

  • Bodyplethysmographie — Als Lungenfunktion wird die physiologische oder pathologische Funktion der Lunge als Organ für den Gasaustausch bei der äußeren Atmung von lungenatmenden Schnecken, Amphibien, Reptilien, Vögeln und Säugetieren einschließlich des Menschen… …   Deutsch Wikipedia

  • Bronchospasmolyse-Test — Als Lungenfunktion wird die physiologische oder pathologische Funktion der Lunge als Organ für den Gasaustausch bei der äußeren Atmung von lungenatmenden Schnecken, Amphibien, Reptilien, Vögeln und Säugetieren einschließlich des Menschen… …   Deutsch Wikipedia


Share the article and excerpts

Direct link
Do a right-click on the link above
and select “Copy Link”

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.