Röntgen-Lungenfunktionstests

Das funktionelle Atmungssystem besteht aus vielen Gliedern, unter denen die Lungenatmung (äußere Atmung) und das Kreislaufsystem von besonderer Bedeutung sind. Die Anstrengung der Atemmuskulatur verändert das Volumen von Brustkorb und Lunge und gewährleistet so deren Belüftung. Dadurch breitet sich die eingeatmete Luft entlang des Bronchialbaums aus und erreicht die Alveolen. Natürlich führen Verletzungen der Bronchialdurchgängigkeit zu einer Störung des äußeren Atmungsmechanismus. In den Alveolen erfolgt die Diffusion von Gasen durch die Alveolar-Kapillarmembran. Der Diffusionsprozess wird sowohl bei einer Schädigung der Alveolarwände als auch bei einer Störung des kapillaren Blutflusses in der Lunge gestört.

Konventionelle Röntgenaufnahmen der Ein- und Ausatmung sowie Fluoroskopie geben einen groben Einblick in die Mechanik des Atemvorgangs und der Lungenventilation. Beim Einatmen heben sich die Vorderenden und Körper der Rippen, die Interkostalräume weiten sich und das Zwerchfell senkt sich (vor allem aufgrund seiner starken Neigung nach hinten). Die Lungenfelder vergrößern sich und ihre Transparenz nimmt zu. All diese Parameter können bei Bedarf gemessen werden. Genauere Daten liefert die Computertomographie (CT). Sie ermöglicht die Bestimmung der Größe des Brustkorbs in jeder Ebene sowie der Ventilationsfunktion der Lunge insgesamt und in jedem Lungenabschnitt. Mithilfe der CT kann die Absorption der Röntgenstrahlung in allen Ebenen gemessen werden (Densitometrie) und so zusammenfassende Informationen über die Ventilation und Blutfüllung der Lunge gewonnen werden.

Eine Obstruktion der Bronchien aufgrund von Tonusveränderungen, Auswurfansammlung, Schleimhautschwellung und organischen Verengungen zeigt sich deutlich in Röntgen- und CT-Aufnahmen. Es gibt drei Grade der Bronchialobstruktion – partiell, valvulär, komplett – und dementsprechend drei Zustände der Lunge – Hypoventilation, obstruktives Emphysem, Atelektase. Eine leichte anhaltende Verengung des Bronchus geht mit einer Abnahme des Luftgehalts in dem von diesem Bronchus belüfteten Teil der Lunge einher – Hypoventilation. Auf Röntgen- und Tomogrammen ist dieser Teil der Lunge leicht verkleinert, weniger transparent, das Muster darin ist durch die Konvergenz der Gefäße und die Fülle verstärkt. Das Mediastinum kann sich beim Einatmen leicht in Richtung Hypoventilation verschieben.

Beim obstruktiven Emphysem gelangt Luft beim Einatmen, wenn sich der Bronchus ausdehnt, in die Alveolen, kann diese aber beim Ausatmen nicht sofort verlassen. Der betroffene Lungenabschnitt vergrößert sich und wird heller als die umgebenden Lungenteile, insbesondere beim Ausatmen. Wenn sich das Lumen des Bronchus schließlich vollständig schließt, tritt völlige Luftlosigkeit ein – Atelektase. Luft kann nicht mehr in die Alveolen eindringen. Die darin verbleibende Luft wird resorbiert und teilweise durch ödematöse Flüssigkeit ersetzt. Der luftlose Bereich verkleinert sich und verursacht einen intensiven, homogenen Schatten auf Röntgen- und CT-Aufnahmen.

Bei einem Verschluss des Hauptbronchus kommt es zu einer Atelektase der gesamten Lunge. Ein Verschluss eines Lappenbronchus führt zur Atelektase des Lappens. Ein Verschluss eines Segmentbronchus führt zur Atelektase des Segments. Subsegmentale Atelektasen treten meist als schmale Streifen in verschiedenen Teilen der Lungenfelder auf, lobuläre Atelektasen als abgerundete Verdichtungen mit einem Durchmesser von 1–1,5 cm.

Die wichtigste Strahlungsmethode zur Untersuchung der Physiologie und zur Erkennung funktioneller Pathologien der Lunge ist jedoch die Radionuklidmethode - die Szintigraphie. Sie ermöglicht die Beurteilung des Zustands der Ventilation, der Perfusion und des pulmonalkapillaren Blutflusses sowie die Gewinnung qualitativer und quantitativer Indikatoren für den Eintritt und Abtransport von Gasen in die Lunge sowie den Gasaustausch zwischen Alveolarluft und Blut in den Lungenkapillaren.

Zur Untersuchung des pulmonalarteriellen Blutflusses werden eine Perfusionsszintigraphie sowie eine Inhalationsszintigraphie zur Untersuchung der venösen und bronchialen Durchgängigkeit durchgeführt. Beide Untersuchungen liefern ein Radionuklidbild der Lunge. Zur Durchführung der Perfusionsszintigraphie werden dem Patienten ^99m Tc-markierte Aluminiumpartikel (Mikrosphären oder Makroaggregate) intravenös injiziert. Im Blutkreislauf werden sie in den rechten Vorhof, die rechte Herzkammer und dann in das Lungenarteriensystem transportiert. Die Partikelgröße beträgt 20–40 μm, was ihre Passage durch das Kapillarbett verhindert. Fast 100 % der Mikrosphären bleiben in den Kapillaren hängen und emittieren Gammaquanten, die mit einer Gammakamera aufgezeichnet werden. Die Untersuchung beeinträchtigt das Wohlbefinden des Patienten nicht, da nur ein unbedeutender Teil der Kapillaren vom Blutkreislauf ausgeschlossen wird. Ein Mensch verfügt über rund 280 Milliarden Kapillaren in der Lunge, für die Studie werden jedoch nur 100.000 bis 500.000 Partikel injiziert. Einige Stunden nach der Injektion werden die Proteinpartikel durch Blutenzyme und Makrophagen zerstört.

Zur Auswertung von Perfusionsszintigrammen werden qualitative und quantitative Analysen durchgeführt. Bei der qualitativen Analyse werden Form und Größe der Lunge in vier Projektionen bestimmt: vordere und hintere direkte sowie rechte und linke laterale. Die Verteilung des Radiopharmakons über die Lungenfelder sollte gleichmäßig sein. Bei der quantitativen Analyse werden beide Lungenfelder auf dem Bildschirm in drei gleiche Teile geteilt: oberes, mittleres und unteres. Die Gesamtanreicherung des Radiopharmakons in beiden Lungen wird als 100 % angenommen. Am Computer wird die relative Radioaktivität berechnet, d. h. die Anreicherung des Radiopharmakons in jedem Abschnitt des Lungenfeldes, getrennt links und rechts. Normalerweise wird für das rechte Lungenfeld eine höhere Anreicherung erfasst – um 5–10 % und die Konzentration des Radiopharmakons in dem Feld nimmt von oben nach unten zu. Störungen des kapillaren Blutflusses gehen mit einer Veränderung der oben genannten Verhältnisse bei der Anreicherung des Radiopharmakons in den Feldern und Abschnitten der Lunge einher.

Die Inhalationsszintigraphie wird mit Inertgasen – Xe oder Kr – durchgeführt. Ein Luft-Xenon-Gemisch wird in das geschlossene System des Spirographen eingeleitet. Mittels Mundstück und Nasenklammer entsteht ein geschlossenes System Spirograph-Patient. Nach Erreichen des dynamischen Gleichgewichts wird ein szintigraphisches Bild der Lunge mit einer Gammakamera aufgezeichnet und anschließend analog zur Perfusion qualitativ und quantitativ ausgewertet. Bereiche mit eingeschränkter Lungenbelüftung entsprechen Stellen mit verminderter Ansammlung des Radiopharmakons. Dies wird bei obstruktiven Lungenerkrankungen beobachtet: Bronchitis, Asthma bronchiale, lokale Pneumosklerose, Bronchialkrebs usw.

^99m Tc-Aerosole werden auch für die Inhalationsszintigraphie verwendet. In diesem Fall wird 1 ml des Radiopharmakons mit einer Aktivität von 74–185 MBq in den Vernebler des Inhalators gegeben. Die dynamische Aufzeichnung erfolgt mit einer Rate von 1 Bild pro 1 Sekunde über 15 Minuten. Es wird eine Aktivitäts-Zeit-Kurve aufgezeichnet. Im ersten Untersuchungsstadium werden Durchgängigkeit und Ventilation der Bronchien bestimmt und Grad und Ausmaß der Obstruktion ermittelt. Im zweiten Stadium, wenn das Radiopharmakon durch die Alveolarkapillarmembran in den Blutkreislauf diffundiert, werden die Intensität des Kapillarblutflusses und der Zustand der Membran beurteilt. Die Messung der regionalen Lungendurchblutung und -ventilation kann auch durch intravenöse Verabreichung von radioaktivem Xenon, gelöst in einer isotonischen Natriumchloridlösung, erfolgen, gefolgt von der Aufzeichnung der Xenon-Clearance aus der Lunge mit einer Gammakamera.