Spiroergometrie Fall 2 Dr. Fritsche Diese Slides sind integraler Bestandteil des Vortrages „Spiroergometrie“, welcher unter www.mediakademie.de abgerufen werden kann und stehen nicht für sich selbst. Pat. männlich, 69 Jahre alt Koronare Herzerkrankung mit Vorderwandinfarkt 1996 ACVB-OP und Mitralklappen-Rekonstruktion Echokardiographie: hochgradig eingeschränkte LV-EF 30 % klinisch im Stadium NYHA II Diese Slides sind integraler Bestandteil des Vortrages „Spiroergometrie“, welcher unter www.mediakademie.de abgerufen werden kann und stehen nicht für sich selbst. 2 Diese Slides sind integraler Bestandteil des Vortrages „Spiroergometrie“, welcher unter www.mediakademie.de abgerufen werden kann und stehen nicht für sich selbst. 3 Diese Slides sind integraler Bestandteil des Vortrages „Spiroergometrie“, welcher unter www.mediakademie.de abgerufen werden kann und stehen nicht für sich selbst. 4 Aerobe Kapazität in Feld 3 Δ V'O2 / Δ WR < 10 = erniedrigt Abweichung Das Verhältnis beschreibt die sogenannte „Aerobe Kapazität“ Wird eine Leistung unter SauerstoffDeckung erbracht oder nicht ? Diese Slides sind integraler Bestandteil des Vortrages „Spiroergometrie“, welcher unter www.mediakademie.de abgerufen werden kann und stehen nicht für sich selbst. 5 Aerobe KapazitätGeraden Die Abflachung der (Integration) Delta V O2 - / Delta Watt findet sich bei allen Bedingungen, die die O2- Aufnahme oder Utilisation behindern, z.B. Herzkrankheiten oder Gefäßleiden Normwert 10-11 ml O2 / Watt Gilt für Sportler wie für wenig Trainierte ! Kranken u. U. um 8 (geringere Effizienz der Muskelarbeit bei raschen Erreichen von AT) Gilt nur für Fahrradbelastung (Wirkungsgrad) Diese Slides sind integraler Bestandteil des Vortrages „Spiroergometrie“, welcher unter www.mediakademie.de abgerufen werden kann und stehen nicht für sich selbst. 6 Zirkulation - Pathophysiologie Muskelarbeit QCO2 Herzminutenvolumen O2 CO2 O2 Muskel Herz Lunge O2 CO2 CO2 QO2 Ventilation VO2 VCO2 Herzzeitvolumen Herzfrequenz Enddiastolisches Volumen Füllungsdruck Compliance Schlagvolumen Endsystolisches Volumen Kontraktilität Nachlast Diese Slides sind integraler Bestandteil des Vortrages „Spiroergometrie“, welcher unter www.mediakademie.de abgerufen werden kann und stehen nicht für sich selbst. 7 Zirkulation - Pathophysiologie Herzzeitvolumen vs. Belastungsintensität 40 HZV (l/min) Sportler 30 20 Normalperson 10 Belastungsintensität Diese Slides sind integraler Bestandteil des Vortrages „Spiroergometrie“, welcher unter www.mediakademie.de abgerufen werden kann und stehen nicht für sich selbst. 8 Herzfrequenz vs. Belastungsintensität 200 Normalperson Herzinsuffizienz Sportler 150 100 50 Ruhe 100 200 300 400 Watt Diese Slides sind integraler Bestandteil des Vortrages „Spiroergometrie“, welcher unter www.mediakademie.de abgerufen werden kann und stehen nicht für sich selbst. 9 Herzfrequenz und Schlagvolumen vs. Belastungsintensität Cooper Ch. Exercise Testing and interpretation, Cambridge University press 2005 Diese Slides sind integraler Bestandteil des Vortrages „Spiroergometrie“, welcher unter www.mediakademie.de abgerufen werden kann und stehen nicht für sich selbst. 10 Schlagvolumen vs. Belastungsintensität Sportler 150 Normalperson 100 Herzinsuffizienz 50 Ruhe 100 200 300 400 Watt Diese Slides sind integraler Bestandteil des Vortrages „Spiroergometrie“, welcher unter www.mediakademie.de abgerufen werden kann und stehen nicht für sich selbst. 11 Determinanten für VO2max - Sauerstoffangebot und - extraktion QCO 2 Muskelarbeit Herzminutenvolumen O2 CO2 O2 Herz Lunge O2 CO2 Muskel QO2 CO2 Ventilation VO2 VCO2 Arteriovenöse Sauerstoffdifferenz Gemischtvenöser Sauerstoffgehalt Hb Sauerstoff-Extraktion Kapillardichte Regionaler Fluß Arterieller Sauerstoffgehalt PaO2 pulmonale Diffusionskapazität alveoläreVentilation Diese Slides sind integraler Bestandteil des Vortrages „Spiroergometrie“, welcher unter www.mediakademie.de abgerufen werden kann und stehen nicht für sich selbst. 12 Arteriell-gemischtvenöse Sauerstoffdifferenz vs. Belastungsintensität Diese Slides sind integraler Bestandteil des Vortrages „Spiroergometrie“, welcher unter www.mediakademie.de abgerufen werden kann und stehen nicht für sich selbst. 13 AVDO2 (ml/100ml Blut) Arteriell-gemischtvenöse Sauerstoffdifferenz vs. Belastungsintensität 15 Herzinsuffizienz Normalperson Sportler 10 AVDO2 bei maximaler Leistung gleich bei Gesunden und bei Kranken ! Niveau der erreichten V´O2 aber different 5 Ruhe 100 200 300 400 Watt Diese Slides sind integraler Bestandteil des Vortrages „Spiroergometrie“, welcher unter www.mediakademie.de abgerufen werden kann und stehen nicht für sich selbst. 14 Fick´sches Prinzip HZV x CaO2 - Cv O2 (ml/O2/L) x 10 = V´O2-Aufnahme (ml/min) QO2 CaO2 CvO2 Muskel Herz CvO2 CaO2 CaO2 Lunge CVO2 CaO2 VO2 CvO2 Diese Slides sind integraler Bestandteil des Vortrages „Spiroergometrie“, welcher unter www.mediakademie.de abgerufen werden kann und stehen nicht für sich selbst. 15 Beziehung VO2 – HZV - Ca-vO2 Diese Slides sind integraler Bestandteil des Vortrages „Spiroergometrie“, welcher unter www.mediakademie.de abgerufen werden kann und stehen nicht für sich selbst. 16 Sauerstoffpuls (O2-Puls) - Sollwert O2 - Puls-Sollwert = [ml/Schlag] V´O2 Soll = [ml/min] z. B. HansenNormalwerte / / HR Soll [Schläge/min] 220 – Lebensjahre (Gesunde) ansonsten 200 – Lebensjahre Menge an O2, die pro Herzschlag vom Körper aufgenommen wird (entspr. Schlag Vol.) Fick´sches Prinzip HZV = V´O2-Aufnahme /CaO2 - Cv O2 HR x SV = V´O2-Aufnahme /AVDO2 V´O2/HR = SV x AVDO2 Diese Slides sind integraler Bestandteil des Vortrages „Spiroergometrie“, welcher unter www.mediakademie.de abgerufen werden kann und stehen nicht für sich selbst. 17 Sauerstoffpuls (O2-Puls) O2-Puls = SV x AVDO2 normal SV HR Leistung AVDO2 O2-Puls Leistung Leistung Leistung Herzinsuffizient SV Leistung O2-Puls AVDO2 HR Leistung Leistung Leistung Diese Slides sind integraler Bestandteil des Vortrages „Spiroergometrie“, welcher unter www.mediakademie.de abgerufen werden kann und stehen nicht für sich selbst. 18 Sauerstoffpuls (O2-Puls=V´O2/HF) reduziertes HZV -> frühe maximale Ausschöpfung der AVDO2 V´O2/HR normal Herzinsuffizient Leistung Diese Slides sind integraler Bestandteil des Vortrages „Spiroergometrie“, welcher unter www.mediakademie.de abgerufen werden kann und stehen nicht für sich selbst. 19 Veränderte Ventilation bei Herzinsuffizienz Herzinsuffizienz Reduziertes Herzzeitvolumen unter Belastung Missverhältnis Frühe Laktatazidose Ventilation/Perfusion (VA/Q) Erhöhtes CO2 unter Belastung durch Pufferung der Laktatazidose Stimulation peripherer Chemorezeptoren Erhöhter physiologischer Totraum Stauung, Lungenödem erhöhte Lungensteifigkeit Verändertes Atemmuster (VT , AF ) Erhöhter mechanischer Totraum Erhöhte Totraumventilation Erhöhte Ventilation Diese Slides sind integraler Bestandteil des Vortrages „Spiroergometrie“, welcher unter www.mediakademie.de abgerufen werden kann und stehen nicht für sich selbst. 20 Atemäquivalent (V´E/V´CO2) - Panel 4 VE Panel 4 schlechte Atemeffizienz normal gute Atemeffizienz V´CO2 Diese Slides sind integraler Bestandteil des Vortrages „Spiroergometrie“, welcher unter www.mediakademie.de abgerufen werden kann und stehen nicht für sich selbst. 21 Atemäquivalente (V´E/V´O2 und V´E/V´CO2) - Panel 6 V´E/V´O2 V´E/V´CO2 schlechte Atemeffizienz 25 25 Leistung Diese Slides sind integraler Bestandteil des Vortrages „Spiroergometrie“, welcher unter www.mediakademie.de abgerufen werden kann und stehen nicht für sich selbst. 22 Atemäquivalent vs. Peak V´O2 Diese Slides sind integraler Bestandteil des Vortrages „Spiroergometrie“, welcher unter www.mediakademie.de abgerufen werden kann und stehen nicht für sich selbst. 23 Unser Patient männlich 69 Jahre Schwergradige Herzinsuffizienz mit mittel- bis hochgradig reduzierter kardiopulmonaler Leistungsfähigkeit prognostische Hochrisikogruppe ! Diese Slides sind integraler Bestandteil des Vortrages „Spiroergometrie“, welcher unter www.mediakademie.de abgerufen werden kann und stehen nicht für sich selbst. 24 Fall 3 Dr. Kroidl Spiroergometrie Diese Slides sind integraler Bestandteil des Vortrages „Spiroergometrie“, welcher unter www.mediakademie.de abgerufen werden kann und stehen nicht für sich selbst. Schwierige Begutachtung I • Gymnasiast, 18 Jahre, 188 cm, 64 kg zur Nachbegutachtung • Thoraxtrauma im Alter von 6 Jahren (Überrolltrauma, Wegeunfall zur Schule ) Diese Slides sind integraler Bestandteil des Vortrages „Spiroergometrie“, welcher unter www.mediakademie.de abgerufen werden kann und stehen nicht für sich selbst. 26 Schwierige Begutachtung II Erstbegutachtung bei Prof. XYZ 10 Jahre zuvor MdE 20% Damals u.a. Narkose- Bronchoskopie und Hals- CT Dabei wurde die Larynx- Trachealstenose nicht gewürdigt (übersehen). • Reduzierte Leistungsfähigkeit im Vergleich gegenüber Jugendlichen gleichen Alters • Eingeschränkte Alltagsbelastung (z.B. beim Heben und Tragen von Lasten > 15 Kg) • Verschlechterung der Belastbarkeit bei bronchopulmonalen Infekten • Kommt zu Nachbegutachtung Diese Slides sind integraler Bestandteil des Vortrages „Spiroergometrie“, welcher unter www.mediakademie.de abgerufen werden kann und stehen nicht für sich selbst. 27 Welche Lungenfunktionsveränderung besteht ? In- und exspiratorische Plateaubildung Diese Slides sind integraler Bestandteil des Vortrages „Spiroergometrie“, welcher unter www.mediakademie.de abgerufen werden kann und stehen nicht für sich selbst. Antwort • Vorwiegend extrathorakale Trachealstenose Diese Slides sind integraler Bestandteil des Vortrages „Spiroergometrie“, welcher unter www.mediakademie.de abgerufen werden kann und stehen nicht für sich selbst. 29 Welche Lungenfunktionsveränderung besteht ? Wichtig Formanalyse der FlussVolumenkurve und der Atemschleife In- und exspiratorische Plateaubildung Wir beachten FEV1 und FIV1 (!!!) Diese Slides sind integraler Bestandteil des Vortrages „Spiroergometrie“, welcher unter www.mediakademie.de abgerufen werden kann und stehen nicht für sich selbst. Beachte FEV1 versus FIV1 • FEV1 = 2,7 L = 59% Soll • FIV1 = 1,2 L Sollwerte ?? FIV1 wird i.A. selten beachtet. FIV1 Wert sollte in etwa FEV1 entsprechen. Hier: Deutliche INSPIRATORISCHE Stenose Hier: • Die maximale Leistung (140 Watt) wird unter in Kaufnahme einer deutlichen Hyperkapnie und Hypoventilation erbracht. • Der physiologische Regelkreis ist damit überschritten. • Die Belastbarkeit ist geringer als die Leistungsfähigkeit Diese Slides sind integraler Bestandteil des Vortrages „Spiroergometrie“, welcher unter www.mediakademie.de abgerufen werden kann und stehen nicht für sich selbst. 31 8/2007 Diese Slides sind integraler Bestandteil des Vortrages „Spiroergometrie“, welcher unter www.mediakademie.de abgerufen werden kann und stehen nicht für sich selbst. Gesamtbild in der 9-FG V‘O2 peak: 2200 ml 80 % von 3200 Soll = 47 ml/kg/min Cooper Tabelle „gute Fitness“ Watt 140 Soll 220 Watt 8/2007 Fragen…. Ventilationsmuster.. Ausbelastet? = 63 % Soll V‘O2 AT 1300 ml ca. 57 % von V‘O2 Soll Diese Slides sind integraler Bestandteil des Vortrages „Spiroergometrie“, welcher unter www.mediakademie.de abgerufen werden kann und stehen nicht für sich selbst. Ventilatorische Parameter Für 140 Watt werden ca. V‘E 63 l erwartet (siehe „Neuner Regel“) Gemessen V‘E 42 l Beträchtliche Hypoventilation In der BGA Feld 9: pCO2 50 mm Hg PET CO2 58 mm Hg Feld 4: Hypoventilation PET CO2 Feld 7: Obstruktives Atemmuster Diese Slides sind integraler Bestandteil des Vortrages „Spiroergometrie“, welcher unter www.mediakademie.de abgerufen werden kann und stehen nicht für sich selbst. Feld 9 Zwischenbilanz nach Leistung V‘O2 peak 2200 ml 80% Soll V‘O2 kg/Kg/min 1300 ml 47 (Fitness gut) V‘O2 AT Watt 57% von V‘O2 Soll 140 63% Soll Nach gängigen Leistungs- Kriterien „leichte Einschränkung“ – MdE bislang 20 v.H. Soll das so bleiben? Diese Slides sind integraler Bestandteil des Vortrages „Spiroergometrie“, welcher unter www.mediakademie.de abgerufen werden kann und stehen nicht für sich selbst. 35 Betrachte die Ventilation Es liegt vor • Eine deutliche Hypoventilation (Feld 1 und 4) • Eine deutliche Hyperkapnie BGA: pCO2 50 mmHg Feld 9: PETCO2 58 mmHg Zu Grunde liegt eine Stenose im Bereich der Stimmlippen (Folge der Langzeit- Beatmung nach Unfall) Fixation der Stimmlippe bds. in Median- und Paramedianstellung Diese Slides sind integraler Bestandteil des Vortrages „Spiroergometrie“, welcher unter www.mediakademie.de abgerufen werden kann und stehen nicht für sich selbst. 36 Die solitäre Betrachtung der Leistung (V‘O2 peak / Watt) greift mitunter zu kurz! Unterscheide: Leistungsfähigkeit (maximale) Am Ende der Belastung erreicht, sie ist nur kurzzeitig verfügbar. Belastbarkeit Eine Leistung, die über längere Zeit (z.B. 8 Stunden) verfügbar ist und bei der die physiologischen Regelkreise nicht verlassen werden. Diese Slides sind integraler Bestandteil des Vortrages „Spiroergometrie“, welcher unter www.mediakademie.de abgerufen werden kann und stehen nicht für sich selbst. 37 Erweiterte Diagnostik… Spiroergometrie an der „Dauer“ - Leistungsgrenze • Aus der Arbeitsmedizin: Bei einer 8 Std. dauernden Arbeit sollte die durchschnittliche Arbeitsbelastung < 40 % VO2max liegen • Es wird eine Spiroergometrie über 45 Minuten mit 50 Watt (ca. 40% der max. Leistung von 140 Watt) ergänzt. 8 Stunden Spiroergometrie ist nicht machbar; 45 Min. Bel.- Dauer ist tolerabel und informativ. Diese Slides sind integraler Bestandteil des Vortrages „Spiroergometrie“, welcher unter www.mediakademie.de abgerufen werden kann und stehen nicht für sich selbst. 38 Spiroergometrie an der Dauerleistungsgrenze 50 Watt Bel.- Zeit ca. 45 Min Anhaltende Hypoventilation Niedrige AtemÄquivalente PET CO2 Über 45 Min um 50 mmHg PaCO2 48 mmHg Diese Slides sind integraler Bestandteil des Vortrages „Spiroergometrie“, welcher unter www.mediakademie.de abgerufen werden kann und stehen nicht für sich selbst. 39 Spiroergometrie an der Dauerleistungsgrenze Parameter Atemfrequenz Atemminuten Volumen Ruhe 15 10 O2-Aufnahme 5,6 RQ 0,84 Atemäquivalent CO2 22,1 pO2 89 pCO2 41 pH BE Herzfrequenz Blutdruck (mmHg) 45. Min 50 Watt 17 22 Der zu Begutachtende hat sich seit früher Jugend an seine ventilatorische Limitation adaptiert… 16 0,94 17 75 48 7,43 7,39 2 -4 105 141 100 / 65 135/75 Er nutzt eine Langsame Atemfrequenz Er „akzeptiert“ eine Hyperkapnie (PaCO2 ) (permissive Hyperkapnie) unter in Kaufnahme eines niedrigen PaO2 ( ). Diese Slides sind integraler Bestandteil des Vortrages „Spiroergometrie“, welcher unter www.mediakademie.de abgerufen werden kann und stehen nicht für sich selbst. 40 Fazit des Folge GA (auf der Basis der spiroergometrisch erhobenen Befunde) Die Belastbarkeit liegt bei 50 Watt z.B. Gehen 5 Km/h, leichte Arbeit, Energieumsatz ca. 5 kcal / min Diese Slides sind integraler Bestandteil des Vortrages „Spiroergometrie“, welcher unter www.mediakademie.de abgerufen werden kann und stehen nicht für sich selbst. 41 Fazit des Folge GA (auf der Basis der spiroergometrisch erhobenen Befunde) Die MdE wird von 20 auf 60 v.H angehoben Diese Slides sind integraler Bestandteil des Vortrages „Spiroergometrie“, welcher unter www.mediakademie.de abgerufen werden kann und stehen nicht für sich selbst. 42 Take home message • Nicht nur Leistung (in Watt und / oder V‘O2 peak) ist entscheidend. Es gilt auch die dazu erforderliche Ventilation (Atemmechanik) zu beachten. • Unterscheide zudem „Kurzzeit-Leistung“ und „Dauerleistung“. Liegt die geforderte berufliche Dauerleistung im Bereich < 50 % der VO2max Arbeit 4 Std. zumutbar bei 60 % der VO2max Arbeit 2 Std. zumutbar Bei einer 8 Std. dauernden Arbeit sollte die durchschnittliche Arbeitsbelastung < 40 % VO2max liegen Ortega F. et al., Am J Respir Crit Care Med 150 (1994) 747-751 Diese Slides sind integraler Bestandteil des Vortrages „Spiroergometrie“, welcher unter www.mediakademie.de abgerufen werden kann und stehen nicht für sich selbst. 43
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