Dissertation_Endfassung_komplett_02.12.13.pdf - Ernst-Moritz ...

Aus dem Bereich Pulmologie und Infektiologie 

(Leiter: Prof. Dr. med. R. Ewert) 

der Klinik für Innere Medizin B 

(Direktor: Prof. Dr. med. S. Felix) 

der Universitätsmedizin der Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald 

Zur Wertigkeit der Spiroergometrie bei der Charakterisierung und 

Schweregradbeurteilung von Patienten mit chronisch obstruktiver 

Lungenerkrankung (COPD) 

Inaugural-Dissertation 

zur 

Erlangung des akademischen 

Grades 

Doktor der Medizin 

(Dr. med.) 

der 

Universitätsmedizin 

der 

Ernst-Moritz-Arndt-Universität 

Greifswald 

2013 

vorgelegt von: 

Andreas Mühle 

geb. am: 18.04.1966 

in: Schmölln/Thüringen

Dekan: 

Prof. Dr. med. dent. Reiner Biffar 

1. Gutachter: Prof. Dr. med. Ralf Ewert (Greifswald) 

2. Gutachter: Prof. Dr. med. Jens Schreiber (Magdeburg) 

Ort, Raum: 

Greifswald, Besprechungsraum 334 der Klinik für Anästhesiologie 

und Intensivmedizin 

Tag der Disputation: 28.11.2013 

2

Inhalt 

0. Abkürzungsverzeichnis .................................................................................... 5 

1. Einleitung ....................................................................................................... 10 

1.1 Komplexität und klinische Heterogenität der chronisch obstruktiven 

Lungenerkrankung (COPD) ........................................................................... 10 

1.2 Spiroergometrie bei der Evaluation von COPD-Patienten – 

Fakten und Argumente................................................................................... 16 

1.3 Zielsetzung der Arbeit.................................................................................... 23 

2. Patienten und Methoden................................................................................. 25 

2.1 Patienten......................................................................................................... 25 

2.2 Lungenfunktionsanalytische Messverfahren unter Ruhebedingungen .......... 26 

2.2.1 Spirometrie..................................................................................................... 26 

2.2.2 Bodyplethysmographie................................................................................... 30 

2.2.3 Transferfaktor und Transferkoeffizient für Kohlenmonoxid ......................... 32 

2.2.4 Blutgasanalyse in Ruhe .................................................................................. 34 

2.3 Laboruntersuchungen..................................................................................... 36 

2.4 Echokardiographie ......................................................................................... 39 

2.5 Kardiopulmonale Belastungsuntersuchungen................................................ 44 

2.5.1 6-Minuten-Gehtest ......................................................................................... 44 

2.5.2 Spiroergometrie.............................................................................................. 46 

2.6 Statistische Methoden .................................................................................... 58 

3. Ergebnisse ...................................................................................................... 60 

3.1 Demographische und klinische Charakteristika des Untersuchungskollektivs 

......................................................................................... 60 

3.2 Lungenfunktionsparameter unter Ruhebedingungen ..................................... 67 

3.2.1 Spirometrische und bodyplethysmographische Parameter ............................ 67 

3.2.2 Parameter des Gasaustausches (CO-Transferfaktormessung)........................ 71 

3.3 Laborparameter .............................................................................................. 73 

3.4 Echokardiographische Parameter................................................................... 78 

3.5 6-Minuten-Gehtest ......................................................................................... 82 

3

3.6 BODE-Index................................................................................................... 84 

3.7 Spiroergometrie.............................................................................................. 87 

3.7.1 Sauerstoffaufnahme und Leistung.................................................................. 87 

3.7.2 Ventilation und Atemmechanik ..................................................................... 97 

3.7.3 Atemeffizienz und Gasaustausch ................................................................. 102 

3.7.4 Kardiale Parameter und Sauerstoffpuls........................................................ 109 

4. Diskussion .................................................................................................... 114 

4.1 Klinische und prognostische Schweregradbeurteilung der COPD .............. 119 

4.1.1 Spiroergometrische Bewertung über die Spitzensauerstoffaufnahme 

unter Belastung (peak V̇ O 2 ) im Vergleich zu GOLD-Klassifikation und 

BODE-Index................................................................................................. 119 

4.1.2 Spiroergometrische Bewertung über die Sauerstoffaufnahme im Bereich 

der ventilatorischen anaeroben Schwelle (V̇ O 2 an AT)................................ 126 

4.2 Spiroergometrische Erfassung von Atemmechanik und Atemstrategien..... 131 

4.3 Beurteilung von Gasaustausch und Atemeffizienz mittels Spiroergometrie 

und arteriellen Blutgasanalysen unter Belastung ....................... 137 

4.4 Spiroergometrische Erfassung und Bewertung kardialer Parameter bei 

COPD-Patienten ........................................................................................... 142 

4.5 Echokardiographie bei der Evaluation von COPD-Patienten....................... 147 

4.6 Laboruntersuchungen bei der Evaluation von COPD-Patienten .................. 151 

5. Zusammenfassung ........................................................................................ 155 

6. Literatur........................................................................................................ 158 

7. Anlagen ........................................................................................................ 213 

8. Abbildungsverzeichnis................................................................................. 218 

9. Tabellenverzeichnis...................................................................................... 221 

10. Anlagenverzeichnis ...................................................................................... 225 

11. Anhang ......................................................................................................... 226 

4

0. Abkürzungsverzeichnis 

µg Mikrogramm 

6MWD 

Six-minute walk distance, 6-Minuten-Gehstrecke 

aADCO 2 

Arterio-alveoläre Kohlendioxid-Partialdruckdifferenz 

AaDO 2 

Alveolo-arterielle Sauerstoff-Partialdruckdifferenz 

Abb. 

Abbildung 

AF 

Atemfrequenz 

AHA 

American Heart Association 

AT 

Anaerobic threshold, anaerobe Schwelle 

ATS 

American Thoracic Society 

a-v-DO 2 

Arterio-venöse Sauerstoffdifferenz 

BE 

Base Excess, Basenüberschuss 

BGA 

Blutgasanalyse 

BMI 

Body Mass Index 

BNP 

B-type Natriuretic Peptide 

bpm 

beats per minute, Schläge pro Minute 

BR 

Breathing Reserve, Atemreserve 

BTPS 

Body Temperature Pressure Saturated 

bzw. 

beziehungsweise 

ca. 

zirka 

CAT 

COPD Assessment Test 

cm 

Zentimeter 

CO 

Kohlenmonoxid 

CO 2 

Kohlendioxid 

COPD 

Chronic Obstructive Pulmonary Disease, chronisch 

obstruktive Lungenerkrankung 

CPX 

Cardiopulmonary exercise testing, kardiopulmonale 

Belastungstestung 

CRP 

C-reaktives Protein 

CW-Doppler 

Continuous wave-Doppler 

d. h. das heißt 

DGP 

Deutsche Gesellschaft für Pneumologie und Beatmungsmedizin 

5

DICOM 

DNA 

EACPR 

EDTA 

EELV 

EF 

EILV 

EKG 

EQCO 2 

EQO 2 

ERS 

ESC 

et al. 

etc. 

FEV 1 

FRC pleth 

FVC 

g/dl 

GFR 

GOLD 

Hb 

HbCO 

HDL 

HF, HR 

HRR 

HZV 

IC 

ICS 

ID-Nummer 

IL 

IRV 

ISBN 

ITGV 

Digital Imaging and Communications in Medicine 

Deoxyribonucleic acid, Desoxyribonukleinsäure 

European Association for Cardiovascular Prevention 

and Rehabilitation 

Ethylendiamintetraacetat 

Endexspiratorisches Lungenvolumen 

Ejektionsfraktion 

Endinspiratorisches Lungenvolumen 

Elektrokardiogramm 

Atemäquivalent für Kohlendioxid 

Atemäquivalent für Sauerstoff 

European Respiratory Society 

European Society of Cardiology 

und andere 

et cetera, und so weiter 

Forcierte Einsekundenkapazität 

Funktionelle Residualkapazität 

Forcierte exspiratorische Vitalkapazität 

Gramm pro Deziliter 

Glomeruläre Filtrationsrate 

Global Initiative for Obstructive Lung Disease 

Hämoglobin 

Kohlenmonoxid-Hämoglobin 

High Density Lipoprotein 

Herzfrequenz, Heart Rate 

Heart Rate Reserve, Herzfrequenzreserve 

Herzzeitvolumen 

Inspiratorische Kapazität 

Inhalatives Kortikosteroid 

Identifikationsnummer 

Interleukin 

Inspiratorisches Reservevolumen 

Internationale Standard-Buchnummer 

Intrathorakales Gasvolumen 

6

KCO 

Transferkoeffizient für Kohlenmonoxid 

kg 

Kilogramm 

KHK 

Koronare Herzkrankheit 

kPa 

Kilopascal 

L 

Liter 

L/min 

Liter pro Minute 

LA 

Linker Vorhof 

LABA 

Long-acting Beta-Agonist, langwirksames β 2 -Sympathomimetikum 

LAMA 

Long-acting Muscarinic Antagonist, langwirksames 

Anticholinergikum 

LTOT 

Long Term Oxygen Therapy, Sauerstofflangzeittherapie 

LV 

Linker Ventrikel 

LVH 

Linksventrikuläre Hypertrophie 

m 

Meter 

m/s 

Meter pro Sekunde 

m² Quadratmeter 

MCH 

Mean Corpuscular Hemoglobin, mittlerer Hämoglobingehalt 

eines einzelnen Erythrozyten 

MCHC 

Mean Corpuscular Hemoglobin Concentration, mittlere 

Hämoglobinkonzentration eines einzelnen Erythrozyten 

MCV 

Mean Cell Volume, mittleres Volumen eines einzelnen 

Erythrozyten 

MDRD 

Modifikation of Diet in Renal Disease Study Group 

MEF 

Maximaler exspiratorischer Fluss 

ml 

Milliliter 

mm 

Millimeter 

mmHg 

Millimeter Quecksilbersäule 

M-Mode 

Motion-Mode 

mmol/l 

Millimol pro Liter 

MMP 

Matrix-Metalloproteinase 

MMRC 

Modified Medical Research Council Dsypnea Scale 

7

mV 

MV 

MV-DT 

MVV 

MW 

n 

NT-proBNP 

O 2 

p 

PaCO 2 

PACS 

PaO 2 

PAPs 

pbd 

PDE-4 

PEF 

P ET CO 2 

P ET O 2 

pg 

PH 

PW-Doppler 

Q˙ c 

RA 

RAP 

RER 

ROS 

RR 

R tot 

RV 

RV 

RVAWd 

RVD 

Millivolt 

Mitral valve, Mitralklappe 

Dezelerationszeit der Mitralklappe 

Maximal Voluntary Ventilation, maximale willkürliche 

Ventilation 

Mittelwert 

Anzahl 

N-terminal fragments of B-type Natriuretic Peptide 

Sauerstoff 

Signifikanzwert 

Arterieller Kohlendioxidpartialdruck 

Picture Archiving and Communication Systems 

Arterieller Sauerstoffpartialdruck 

Systolischer Pulmonalarteriendruck 

postbronchodilatatorisch 

Phosphodiesterase-4 

Maximaler exspiratorischer Spitzenfluss 

Endexspiratorischer Kohlendioxidpartialdruck 

Endexspiratorischer Sauerstoffpartialdruck 

Pikogramm 

Pulmonale Hypertonie 

Pulsed wave-Doppler 

Kapilläre Perfusion 

Rechter Vorhof 

Rechtsatrialer Druck 

Respiratory Exchange Ratio, Gasaustauschquotient 

Reactive Oxygen Species, reaktive Sauerstoffspezies 

Blutdruck 

Totaler Atemwegswiderstand 

Rechter Ventrikel 

Residualvolumen 

Enddiastolische Wanddicke der rechtsventrikulären 

Vorderwand 

Rechtsventrikulärer Diameter 

8

RVOT 

RVPsys 

SABA 

SD 

sR tot 

STPD 

SV 

Tab. 

TAPSE 

TI 

TLC 

T LCO 

T LCO /V A 

TNFα 

V̇ 

A 

VAT 

VC 

V˙ CO 2 

V˙ E 

Vmax 

V˙ O 2 

Rechtsventrikulärer Ausflusstrakt 

Systolischer rechtsventrikulärer Druck 

Short-acting Beta-Agonist, kurzwirksames β 2 -Sympathomimetikum 

Standardabweichung 

Totaler spezifischer Atemwegswiderstand 

Standard Temperature Pressure Dry 

Schlagvolumen 

Tabelle 

Tricuspid Annular Plane Systolic Excursion, systolische 

Bewegung des Trikuspidalklappenringes 

Trikuspidalklappeninsuffizienz 

Totale Lungenkapazität 

Transferfaktor für Kohlenmonoxid 

Transferkoeffizient für Kohlenmonoxid 

Tumornekrosefaktor α 

Alveoläre Ventilation 

Ventilatory Anaerobic Threshold, ventilatorische anaerobe 

Schwelle 

Inspiratorische Vitalkapazität 

Kohlendioxidabgabe 

Atemminutenvolumen 

Maximale Geschwindigkeit 

Sauerstoffaufnahme 

V˙ O 2 /HR 

Sauerstoffpuls 

Vt 

Atemzugvolumen 

W 

Watt 

WR 

Work Rate, Belastungsintensität 

x 

multipliziert mit 

z. B. zum Beispiel 

ZVD 

Zentraler Venendruck 

9

1. Einleitung 

1.1 Komplexität und klinische Heterogenität der chronisch obstruktiven 

Lungenerkrankung (COPD) 

Der Begriff COPD (Chronic Obstructive Pulmonary Disease) wurde vor fast fünf 

Jahrzehnten von Mitchell und Filley geprägt, um eine eindeutige Abgrenzung von 

chronischer Bronchitis und Lungenemphysem gegenüber dem Asthma bronchiale 

vorzunehmen [264]. Es sollten mehr als 20 Jahre vergehen, bis er sich – nach Publikation 

eines entsprechenden Statements der American Thoracic Society im Jahre 

1986 – als Fachterminus zunächst im angloamerikanischen Raum durchsetzte [18]. 

Ende der 1990er Jahre fand er schließlich auch Eingang in unseren klinischen 

Sprachgebrauch und bezeichnet heute eine Volkskrankheit, die bereits die vierthäufigste 

Todesursache weltweit darstellt und durch steigende Prävalenz, Morbidität und 

Mortalität gekennzeichnet ist [75, 127, 149, 202, 230, 271]. 

Seit der 2007 publizierten Leitlinie der Global Initiative for Obstructive Lung Disease 

(GOLD) liegt eine allgemein akzeptierte Definition der COPD vor, welche neben 

den bronchopulmonalen auch die systemischen Aspekte der Erkrankung erfasst: 

„Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is a preventable and treatable disease 

with some significant extrapulmonary effects that may contribute to the severity 

in individual patients. Its pulmonary component is characterized by airflow limitation 

that is not fully reversible. The airflow limitation is usually progressive and associated 

with an abnormal inflammatory response of the lung to noxious particles or 

gases” [325]. 

Die Manifestation einer COPD als primär abnorme Entzündungsreaktion des bronchopulmonalen 

Kompartiments ist das Ergebnis des Zusammenwirkens von genetischer 

Suszeptibilität, Lebensstil- und Umweltfaktoren [1, 4, 5, 149]. Den bedeutendsten 

Risikofaktor stellt dabei in Europa und Nordamerika das inhalative Rauchen dar 

[1, 4, 5, 114, 149, 405]. In einem 2010 veröffentlichten Statement der American Thoracic 

Society wird der Anteil der Raucher bei COPD-Erkrankten mit knapp 80 % 

angegeben [114]. Dies geht mit den Ergebnissen epidemiologischer Erhebungen konform, 

die zeigen, dass etwa 25 % aller COPD-Patienten in entwickelten Ländern 

10

niemals geraucht haben [114, 347]. Bei Betrachtung der weltweiten COPD-Prävalenz 

liegt der Prozentsatz von Nichtrauchern deutlich höher und wird mit 25 % bis 45 % 

angegeben [313, 347]. 

Somit ist die COPD also keineswegs nur eine Erkrankung des Rauchers. Neben dem 

Tabakrauch existieren andere Ursachen und Risiken für die COPD-Entstehung, die 

vor allem auch in den Entwicklungsländern präsent sind und zunehmend in den 

Blickpunkt pathogenetischer Betrachtungen rücken. In den letzten Jahren wurde eine 

Reihe solcher Risikofaktoren benannt, wobei der Inhalation von Rauch aus der 

Verbrennung organischen Materials (z. B. Holz, Holzkohle, Heu, Tierdung, Pflanzenreste) 

beim Heizen und Kochen mit offenem Feuer in geschlossenen Räumen die 

größte Bedeutung beigemessen werden muss, da etwa 3 Milliarden Menschen auf der 

Erde diesbezüglich exponiert sind [49, 347]. Mangelernährung, niedriger sozioökonomischer 

Status und durchgemachte Lungentuberkulose gehen in den Entwicklungsländern 

als weitere disponierende Faktoren häufig damit zusammen [114, 322, 

347]. 

Luftverschmutzung (Verkehr, Industrie, Kohleheizung) und Passivrauchen sind weitere 

bedeutsame Konditionen, die mit der Erkrankung COPD assoziiert sind [13, 114, 

347]. Darüber hinaus ist gesichert, dass chronisches Asthma bronchiale, Infektionen 

der unteren Atemwege und elterliches Rauchen im Kindesalter Risikofaktoren für die 

Entwicklung einer COPD darstellen [270, 374, 383, 384, 400, 432, 441]. 

Die COPD-Entstehung durch spezifische berufliche Schadstoffe (organische und 

anorganische chemisch-irritativ und/oder toxisch wirkende Gase, Dämpfe und Stäube) 

ist seit langem bekannt. Dieser nach wie vor noch oft unterschätzte Pathomechanismus 

ist nach einer früheren Erklärung der American Thoracic Society aus dem 

Jahre 2003 bei etwa 10 % bis 20 % aller COPD-Fälle anzunehmen [23]. 

Eine seltene COPD-Ursache stellt dagegen der genetisch bedingte Mangel des 

α 1 -Proteaseinhibitors dar, der nur etwa 1 % bis 2 % aller Patienten betrifft [99]. 

Die Suszeptibilität für die Entwicklung einer chronisch obstruktiven Lungenerkrankung 

ist ausgesprochen variabel. Dies zeigt sich unter anderem dadurch, dass 

11

ei nur etwa 15 % der Zigarettenraucher eine COPD manifest wird, dass manche 

Raucher früher und andere deutlich später erkranken, dass bei vergleichbarem Raucherstatus 

unterschiedliche Krankheitsausprägungen resultieren und ein Lungenemphysem 

nur bei einem Teil der COPD-Patienten auftritt [1, 231, 434]. 

In den letzten Jahren verdichteten sich Hinweise und Belege auf einen diesbezüglich 

zugrunde liegenden genetischen Hintergrund. So fanden beispielsweise Patel et al. 

(2008) familiäre COPD-Häufungen [308]. Foremann et al. (2011) beschreiben signifikante 

Korrelationen einer frühen Manifestation der COPD mit afroamerikanischer 

Rasse, weiblichem Geschlecht und mütterlich bestehender COPD [131]. Dem gegenüber 

berichten Bruse et al. (2011) über eine geringere COPD-Wahrscheinlichkeit und 

ein niedrigeres Risiko für einen raschen Lungenfunktionsverlust bei Hispanoamerikanern 

mit Tabakrauchexposition [50]. 

Darüber hinaus konnten Gen-Regionen auf Chromosom 4 (FAM13A und HHIP) und 

Chromosom 15 (CHRNA und IREB2) detektiert werden, die mit der COPD- 

Suszeptibilität korrelieren [169, 315, 427]. Im Weiteren wurden mehrere Gen-Loci 

mit Einzelnukleotid-Polymorphismen identifiziert, die eine COPD-Assoziation aufweisen 

(z. B. TNS1, GSTCD, HTR4), mit der Entwicklung eines Lungenemphysems 

einhergehen (z. B. B1CD1, SERPINE1, SERPINE2) oder aber protektive Effekte 

entfalten (MMP12) [101, 190, 215, 369]. 

In mehreren 2011 publizierten Arbeiten finden sich evidente Hinweise dafür, dass 

akzeleriertes Altern ein pathogenetisches Prinzip des Lungenemphysems darstellt, da 

z. B. der B1CD1-Polymorphismus mit Telomerverkürzungen und –funktionsstörungen 

einhergeht, die zu chronischer Inflammation und gestörten Reparaturmechanismen 

führen [7, 11, 236, 356]. Daneben sind genetische Dispositionen bekannt, 

die über eine Protease-Antiprotease-Imbalance zur Emphysementstehung beitragen 

können: Der Einzelnukleotid-Polymorphismus rs975278 des SERPINE2-Gens, dass 

den Serin-Proteaseinhibitor Nexin kodiert, ist mit der Entwicklung eines Lungenemphysems 

bei starken Rauchern verbunden [101, 136]. Der Alpha-1- 

Antitrypsinmangel als Hochrisikokonstellation und Prototyp der Emphysementstehung 

ist dagegen mit selten auftretenden Nukleotidpolymorphismen im SERPINE1- 

Gen assoziiert [102, 136, 354]. 

Somit kann von COPD-prädisponierenden Genotypen ausgegangen werden, die im 

Zusammenspiel mit den genannten Umweltfaktoren zur Ausbildung verschiedener 

12

intermediärer Phänotypen („Endophänotypen“) mit unterschiedlichen Vulnerabilitätsmerkmalen 

führen [5]. Diese umfassen z. B. Störungen der angeborenen und erworbenen 

Immunantwort, der Gewebereparatur, der Elastase-Antielastase-Balance, 

der Oxidantien-Antioxidantien-Balance sowie verstärkte Apoptose und beschleunigte 

Alterungsprozesse in individuell ganz unterschiedlicher Ausprägung [5]. 

Hieraus resultieren abnorme, primär chronische Entzündungsreaktionen der Atemwege 

und des Lungenparenchyms gegenüber inhalativen Schadstoffen [5, 149, 180, 

212, 254, 405]. 

In einem von Decramer et al. (2012) zusammengestellten pathophysiologischen 

Konzept werden diese im Fall von Tabakrauch durch eine direkte Schädigung des 

Atemwegsepithels initiiert und über spezielle Signaltransduktions-Rezeptoren (z. B. 

Toll-like-Rezeptoren 4 und 2) vermittelt, die bei der Zellschädigung freigesetzte 

„danger-associated molecules“ erkennen und neben unspezifischen Abwehrmechanismen 

auch spezifische Immunreaktionen stimulieren [99, 302, 303, 360]. Die Rekrutierung 

und Akkumulation von Entzündungszellen (z. B. dendritische Zellen, 

neutrophile Granulozyten, Makrophagen) in Mukosa und Submukosa des bronchopulmonalen 

Kompartiments, die Freisetzung von Entzündungsmediatoren (z. B. 

TNFα, IL-1, IL-6, IL-8, Interferon γ, MMP-6, MMP-9) sowie die Initiierung immunologischer 

Reaktionen über aktivierte T- und B-Lymphozyten führen zu inflammatorischen, 

destruktiven und reparativen Prozessen, die synchron ablaufen und miteinander 

interagieren [28, 30, 100, 180, 182, 212, 236, 340, 344, 359]. Freigesetzte proteolytische 

Enzyme und reaktive Sauerstoffmetaboliten (ROS) sind hierbei sehr potente 

Agenzien, die bei Imbalancen gegenüber ihren protektiv wirkenden Gegenspielern 

(Antiproteasen, Antioxidantien) zu Gewebeschädigungen und -zerstörungen 

führen [36, 99, 328]. Neutrophile Granulozyten spielen in diesem Zusammenhang 

eine zentrale Rolle, da sie nach erfolgter Aktivierung mit einer Freisetzung unterschiedlicher 

Proteasen (z. B. Elastase, Matrixmetalloproteasen) und reaktiver Sauerstoffspezies 

reagieren [36, 377]. Die einmal etablierte neutrophile Entzündung besteht 

dabei auch nach Beendigung des Rauchens wenigstens teilweise fort [341, 396]. 

Daneben können die in Lymphfollikeln entlang der kleinen Atemwege angesiedelten 

T- und B-Lymphozyten die inflammatorischen Prozesse ebenfalls ohne weiter wirkende 

Noxe aufrechterhalten [87, 225]. Hierbei spielen offenbar auch autoimmune 

Mechanismen eine Rolle. So fanden Kirkham et al. (2011) beispielsweise zirkulie- 

13

ende Antikörper gegen körpereigene Proteine, die durch oxidativen Stress molekular 

verändert worden waren [210]. Daneben wurden auch andere Autoantikörper bei 

COPD-Patienten gesichert, die zur Pathogenese der COPD beitragen können, wie 

Antielastin-Antikörper, antinukleäre Antikörper und Antigewebs-Antikörper [277, 

333]. 

Tzortzaki et al. (2012) publizierten eine etwas andere Hypothese der COPD- 

Initiierung, die folgende Mechanismen miteinander verknüpft: Tabakrauch schädigt 

die Epithelzellen über wiederholt induzierten oxidativen Stress und führt über gestörte 

DNA-Autoreparaturmechanismen zu somatischen Mutationen. Die dadurch veränderten 

Epithelzellen werden von dendritischen Zellen als fremd erkannt und – nach 

Antigen-Präsentation – über daraufhin stimulierte zytotoxische CD8+-T-Lymphozyten 

zerstört. Oxidative DNA-Schädigung und ineffiziente Reparaturmechanismen 

werden in diesem Modell in den Mittelpunkt gerückt, wobei interindividuelle Unterschiede 

der DNA-Reparatureffizienz als Ursache der unterschiedlichen Suszeptibilität 

angesehen werden [398]. 

Die Manifestation dieser sehr komplexen, im Einzelnen auch heute noch nicht vollständig 

verstandenen pathophysiologischen Vorgänge im Bereich der kleinen peripheren 

Atemwege (Bronchiolen) und dem Lungenparenchym bildet die Grundlage 

des klinischen und diagnostischen Charakteristikums der COPD, der zumeist progredienten 

und nicht vollständig reversiblen Atemwegsobstruktion [149, 180, 183, 401, 

405]: Sowohl entzündlich induzierte strukturelle Umbauvorgänge der Bronchiolen 

mit peribronchialer Fibrosierung, Hyperplasie der glatten Muskulatur und des respiratorischen 

Epithels als auch die Zerstörung von Alveolarsepten mit Verlust parenchymaler 

Anheftungen und elastischer Rückstellkräfte führen zu Einengung und 

exspiratorischem Kollaps der kleinen knorpelfreien Atemwege [29, 30, 84, 149, 180, 

223, 273, 327, 401]. Daneben resultieren aus der irreversiblen alveolären Destruktion 

eine Verminderung der Gasaustauschfläche und zusätzliche negative Effekte auf die 

Atemmechanik. 

Neben den vordergründig bronchopulmonalen Aspekten der COPD ist deren Assoziation 

mit einer Vielzahl extrapulmonaler Erkrankungen zu beachten, da diese sowohl 

Schweregrad als auch Prognose beeinflussen [149, 159, 160, 247, 325, 405]. Bedeutsame 

Komorbiditäten betreffen das Herz-Kreislauf-System (arterielle Hypertonie, 

14

KHK, Arrhythmien, Herzinsuffizienz, Hirninfarkt), den Stoffwechsel (Diabetes mellitus, 

Gewichtsverlust, Kachexie), die Muskulatur (Muskelschwäche, Muskelatrophie), 

das Skelett (Osteoporose), die Psyche (Depression, Angststörung) sowie Tumorleiden 

[17, 71, 149, 159, 212, 247, 433]. Als mögliches pathogenetisches Prinzip 

wird hierbei die Ausbildung eines chronischen systemischen Inflammationssyndroms 

diskutiert, welches als Bindeglied zwischen den primär respiratorischen und den kardiovaskulären 

und metabolischen Störungen fungiert [31, 99, 113, 121, 132, 137, 

141, 149, 159, 160, 245, 278, 297, 316, 438]. 

Die Komplexität der pathophysiologischen Prozesse und das Zusammenspiel von 

angeborener und erworbener genetischer Suszeptibilität, individuellem Risiko, verschiedenen 

inhalativen Noxen und Umwelteinflüssen sowie systemischen Manifestationen 

und Komorbiditäten bedingen eine Vielzahl klinisch relevanter COPD- 

Präsentationen, die auch in variablen Kombinationen vorliegen können: 

COPD auf dem Boden einer chronischen (obstruktiven) Bronchitis (airway dominant 

phenotype), COPD infolge Lungenemphysem (emphysema dominant phenotype), 

COPD bei Kombination aus chronisch obstruktiver Bronchitis und Lungenemphysem, 

COPD mit koinzidentem Asthma bronchiale (overlap phenotype), COPD mit 

bronchialer Hyperreaktivität ohne klinische Asthmamanifestation, COPD mit häufigen 

Exazerbationen (frequent exacerbator), COPD mit persistierender systemischer 

Entzündung, COPD mit bakterieller Kolonisation der unteren Atemwege, COPD 

mit/bei Bronchiektasen, COPD bei Alpha-1-Antitrypsin-Mangel, COPD mit schnellem 

und hochgradigem FEV 1 -Verlust (rapid decliner), COPD mit frühzeitig manifesten 

Symptomen, COPD mit assoziierten Komorbiditäten [3, 4, 5, 73, 99, 134, 168, 

180, 181, 209, 213, 262, 314, 318, 326]. 

Diese werden in Übereinstimmung mit einer von Han et al. (2010) spezifizierten 

Begriffsbestimmung als (klinische) Phänotypen bezeichnet, da sie ein oder mehrere 

Merkmale aufweisen, die sie untereinander unterscheiden und die die individuellen 

klinischen COPD-Charakteristika (Atemfunktion, Symptome, Krankheitsexazerbation 

und –progression, therapeutisches Ansprechen) nachhaltig beeinflussen und modifizieren, 

wobei im Fall des „frequent exacerbators“, des „rapid decliners“, des „overlap 

phenotypes“ und der persistierenden systemischen Inflammation primär auch 

prognostisch relevante Konstellationen resultieren [3, 168, 187]. Die Koexistenz ei- 

15

nes „airway dominant phenotype“, eines „emphysema dominant phenotype“ und 

deren Mischformen offenbart die Komplexität und Heterogenität der COPD in besonderer 

Weise, da der chronischen Bronchitis mit Atemwegsremodeling und dem 

Lungenemphysem mit irreversibler Lungenparenchymdestruktion ganz unterschiedliche 

Pathomechanismen zugrunde liegen, die wiederum unterschiedliche funktionelle 

Störungen mit variabler Beeinträchtigung der pulmonalen Ventilation, Diffusion 

und Perfusion hervorrufen und verschiedene therapeutische Ansätze implementieren 

[155, 168, 180, 215, 262, 401]. Ihre bereits 1955 von Dornhorst beschriebenen phänotypischen 

Maximalvarianten „blue bloater“ und „pink puffer“ können gemeinhin 

als Synonyme für die klinische Variabilität der chronisch obstruktiven Lungenerkrankung 

gelten [110]. 

Angesichts des breiten Spektrums klinischer Präsentationen erscheint die Phänotypisierung 

der Patienten unter Berücksichtigung extrapulmonaler Komorbiditäten und 

die Hinwendung zur individualisierten Therapie von besonderer Bedeutung beim 

Management der COPD. In den letzten Jahren wurden bereits erste differentialtherapeutische 

Konzepte entwickelt, die diesem Aspekt Rechnung tragen, wie z. B. der 

Einsatz inhalativer Kortikosteroide bei Exazerbationsneigung, die Anwendung des 

PDE-4-Hemmers Roflumilast bei schwerer COPD vom „bronchitischen Phänotyp“ 

und häufigen Exazerbationen oder die Durchführung endoskopischer oder chirurgischer 

Lungenvolumenreduktionsmaßnahmen bei Lungenemphysem [56, 62, 64, 120, 

274, 388]. 

1.2 Spiroergometrie bei der Evaluation von COPD-Patienten – 

Fakten und Argumente 

Wie in Kapitel 1.1 dargestellt, steht der Terminus „chronisch obstruktive Lungenerkrankung“ 

für ein heterogenes Krankheitsbild mit dem Charakteristikum einer nicht 

voll reversiblen Atemwegsobstruktion [4, 5, 134, 149, 180, 215, 401, 405]. 

Die spirometrisch ermittelte Einsekundenkapazität (FEV 1 ) spielt daher die zentrale 

Rolle bei der Diagnose dieser Erkrankung [149, 405]. Eine COPD wird entsprechend 

der aktuellen nationalen und internationalen Leitlinien über die lungenfunktionsanalytische 

Objektivierung einer nicht vollständig reversiblen (chronischen) Atemwegsobstruktion 

diagnostiziert, welche als postbronchodilatatorischer FEV 1 /FVC- 

16

Quotient < 70 % (GOLD) bzw. FEV 1 /VC-Quotient < 70 % (ATS/ERS, Deutsche 

Atemwegsliga und Deutsche Gesellschaft für Pneumologie und Beatmungsmedizin) 

definiert ist [55, 97, 149, 312, 325, 405]. 

Die Beschreibung des COPD-Schweregrades erfolgt trotz des multipathophysiologischen 

Hintergrundes der Erkrankung mit dem ventilatorischen Einzelparameter FEV 1 

unter Berücksichtigung der Blutgase [55, 97, 312, 325, 405]. In der momentan gültigen 

Leitlinie der Deutschen Atemwegsliga und der Deutschen Gesellschaft für 

Pneumologie und Beatmungsmedizin aus dem Jahre 2007 wird dies damit begründet, 

dass FEV 1 , VC und ihr Verhältnis FEV 1 /VC die „mit der höchsten Evidenz gesicherten 

Kenngrößen (der Obstruktion) zur Charakterisierung der COPD und zur Beurteilung 

des natürlichen Verlaufes der Erkrankung“ sind [405]. Grundlage hierfür ist die 

seit über drei Jahrzehnten bekannte Tatsache, dass der FEV 1 -Wert signifikant mit 

Morbidität und Mortalität korreliert [16, 57, 58, 108, 166, 391]. 

So wird nach den GOLD-Kriterien eine COPD als leichtgradig eingestuft (Schweregrad 

I), wenn eine nicht vollständig reversible Atemwegsobstruktion (FEV 1 /(F)VC 

< 70 %) ohne signifikante FEV 1 -Minderung (FEV 1 ≥ 80 % vom Sollwert) vorliegt. 

Eine COPD gilt als mittelschwer (Schweregrad II), wenn eine leichte (FEV 1 70 % bis 

79 % des Sollwertes), mäßige (FEV 1 60 % bis 69 % des Sollwertes) oder mittelschwere 

obstruktive Ventilationsstörung (FEV 1 50 % bis 59 % des Sollwertes) besteht. 

Von einer schweren COPD (Schweregrad III) wird bei FEV 1 -Minderungen auf 

30 % bis 49 % des Sollwertes ausgegangen. Eine sehr schwere COPD (Schweregrad 

IV) liegt bei sehr schweren FEV 1 -Einschränkungen (FEV 1 < 30 % des Sollwertes) 

oder bei schweren FEV 1 -Minderungen (FEV 1 < 50 %) mit blutgasanalytisch gesicherter 

respiratorischer Insuffizienz vor [149, 325, 405]. 

In den letzten Jahren wurde zunehmend die Frage diskutiert, ob FEV 1 und (F)VC 

wirklich optimale Parameter bei der Evaluation und Klassifizierung von COPD- 

Patienten sind. Zum einen wird kritisiert, dass die Geschlechts- und Altersabhängigkeit 

beider Messgrößen bei Verwendung der in den GOLD-Leitlinien zugrunde gelegten 

fixen FEV 1 /FVC-Ratio < 70 % nicht berücksichtigt wird [174, 203, 311, 321]. 

Die Tatsache, dass beim Gesunden der FEV 1 -Wert mit zunehmendem Alter schneller 

abfällt als die (F)VC, führt dazu, dass eine Vielzahl älterer Menschen mit normaler 

Lungenfunktion als „obstruktiv“ charakterisiert und demgegenüber junge Menschen 

mit Atemwegsobstruktion als vermeintlich gesund eingestuft werden [77, 139, 140, 

17

170, 174, 203, 263, 311, 409]. So berichten Garcia-Rio et al. (2011) in Auswertung 

einer großen epidemiologischen Prävalenzstudie mit über 3 000 Probanden zwischen 

40 und 80 Jahren (EPI-SCAN) über eine falsch positive Diagnose bei knapp 5 % 

aller Untersuchten bei Nutzung der GOLD-Kriterien, und das bei einer gewöhnlich 

angenommenen COPD-Prävalenz von 10 % bis 15 % in dieser Altersgruppe [140]. 

Demgegenüber können einzelne Patienten mit Lungenemphysem und hyperinflationsbedingt 

eingeschränkter Vitalkapazität durch das FEV 1 /(F)VC-Verhältnis nicht 

oder nicht adäquat detektiert werden [5, 203, 405]. Gleiche Probleme treten bei Patienten 

mit COPD und koinzidenter pulmonaler oder extrapulmonaler restriktiver Ventilationsstörung 

auf. Darüber hinaus sind Frühformen der COPD einer spirometrischen 

Erfassung nicht zugänglich, obwohl gerade sie aus prognostischer Sicht erkannt 

werden sollten [5]. 

Belastungsdyspnoe und -intoleranz als Kardinalsymptome einer COPD resultieren 

beim einzelnen Patienten mit individuell ganz unterschiedlicher Gewichtung aus Störungen 

der Ventilation, des Gasaustausches, der Zirkulation, der peripheren Muskelfunktion 

und des Ernährungszustandes, also aller Komponenten der Atmung bis hin 

zur inneren Atmung (Zellatmung) [240, 268, 281, 295, 419]. 

Als reine Ventilations- und Ruheparameter vermögen FEV 1 und VC die enorme 

Komplexität und Heterogenität der Systemerkrankung COPD nicht widerzuspiegeln 

[168]. 

Bereits seit über zwei Jahrzehnten ist bekannt, dass der Schweregrad der Luftnot bei 

Patienten mit gleichem oder ähnlichem Grad der Atemwegsobstruktion zum Teil 

ganz erheblich differieren kann [240, 419, 429]. In mehreren Untersuchungen konnte 

jedoch nachgewiesen werden, dass einige Lungenfunktionsparameter signifikant mit 

Belastungsparametern korrelieren, wobei die FEV 1 /FVC-Ratio und die inspiratorische 

Kapazität (IC) mit der Atemkapazität unter Belastung (V̇ Emax/MVV) korrelieren 

und FEV 1 /FVC, FEV 1 und IC/TLC unabhängige Prädiktoren der Spitzensauerstoffaufnahme 

(peak V̇ O 2 ) darstellen [6, 103, 280, 301]. Demgegenüber findet sich 

eine ganze Reihe von Publikationen, die zu dem Ergebnis kommen, dass die Lungenfunktionswerte 

in Ruhe die Belastbarkeit des Patienten nicht adäquat vorauszusagen 

vermögen [34, 75, 138, 250, 300, 304]. Dies resultiert unter anderem aus der Komplexität 

atemfunktioneller Auswirkungen der COPD mit variablen belastungslimitierenden 

Faktoren (z. B. dynamische Lungenüberblähung, Belastungshypoxämie) und 

18

modifizierenden extrapulmonalen Effekten (z. B. kardiovaskuläre Komorbiditäten, 

Trainingszustand, psychologische Faktoren), die die spirometrischen Kenndaten 

nicht reflektieren können [34, 37, 138, 250, 268, 279, 293]. 

Mehrere Untersuchungen konnten zudem zeigen, dass sich Krankheitsprogressionen 

mit signifikanter Verschlechterung der Sauerstoffaufnahme einer adäquaten Erfassung 

durch spirometrische Parameter entziehen, da der peak V̇ O 2 -Abfall als globales 

Maß der kardiopulmonalen Belastbarkeit im Verlauf der Erkrankung einer ganz anderen 

Kinetik unterliegt als der isolierte FEV 1 -Abfall [295, 296]. 

Unter all diesen Gesichtspunkten muss somit hinterfragt werden, ob die Schweregradbeurteilung 

von COPD-Patienten allein über spirometrisch ermittelte Kenngrößen 

und damit auch die Reduzierung dieser komplexen Erkrankung auf die reine 

Atemwegsobstruktion noch die Basis für ein adäquates COPD-Management sein 

kann. 

Die 2011 revidierten GOLD-Empfehlungen berücksichtigen den notwendigen Wandel 

der klinischen COPD-Graduierung durch die Einführung einer mehrdimensionalen 

Patientencharakterisierung (A, B, C und D), die neben dem FEV 1 -Wert nun auch 

den Risikofaktor Exazerbationshäufigkeit und die Symptomatik der Patienten (CAT- 

Score und/oder MMRC-Dyspnoe-Skala) umfasst [149]. Daneben wird die Anwendung 

in den letzten Jahren etablierter multifaktorieller Bewertungssyteme wie 

BODE-Index (einschließlich Modifikationen), ADO-Index oder DOSE-Index empfohlen, 

die neben der Einsekundenkapazität jeweils mehrere prognostisch relevante 

Parameter wie 6MWD (alternativ peak V̇ O 2 in Prozent vom Sollwert), BMI, 

Dyspnoegrad nach MMRC, Alter, Exazerbationshäufigkeit oder Raucherstatus erfassen 

und statistisch signifikant mit der 5-Jahres-Mortalität der COPD korrelieren [62, 

74, 298, 323]. 

Seit mehr als einem Jahrzehnt spielen Belastungsuntersuchungen bei der Evaluation 

von COPD-Patienten eine zunehmende Rolle, da sie sowohl die bronchopulmonalen 

als auch die kardiozirkulatorischen, pulmonalvaskulären und muskulären Aspekte 

und damit den multipathopysiologischen Hintergrund und die systemischen Effekte 

der Erkrankung in ihrer Gesamtheit reflektieren [68, 76, 295]. Mit der Objektivie- 

19

ung der kardiopulmonalen Leistungsfähigkeit steht darüber hinaus ein sehr valider 

Prognoseparameter zur Verfügung [67, 74, 179, 297, 298, 323, 373]. 

Die Anwendung des standardisierten 6-Minuten-Gehtests – einem prognoserelevanten 

submaximalen Belastungstest – hat sich zwischenzeitlich im klinischen Alltag 

etabliert [10, 68, 69, 74, 89, 323]. Die Spiroergometrie als symptomlimitierter maximaler 

Belastungstest ist dagegen noch nicht Bestandteil des diagnostischen Algorithmus 

bei COPD und wird in der Leitlinie der Deutschen Atemwegsliga und der 

Deutschen Gesellschaft für Pneumologie und Beatmungsmedizin nur dann empfohlen, 

„wenn die Belastungsdyspnoe des Patienten nicht sicher ursächlich einzuordnen 

ist und/oder in ihrem Ausmaß nicht mit den Messwerten in Einklang steht“ [405]. 

Für die Routinediagnostik bei Patienten im GOLD-Stadium I und II werden Belastungstests 

hier generell als „entbehrlich“ eingestuft [405]. 

Die Spiroergometrie ist eine sehr komplexe kardiopulmonale Belastungsuntersuchung, 

bei der eine klassische Ergometrie mit kontinuierlichen Atemfluss- und 

Atemgas- sowie mehreren zeitlich definierten Blutgasanalysen kombiniert wird. Somit 

können simultan Ventilation, Gasaustausch und Zirkulation (kardial und pulmonal) 

sowie der Muskelmetabolismus erfasst werden, und zwar von Atemzug zu 

Atemzug. Sie ist damit in der Lage, die Atmung mit all ihren Teilkomponenten subtil 

abzubilden, deren Gesamtleistungsfähigkeit zu objektivieren und die unterschiedlichen 

Mechanismen einer Leistungslimitierung aufzudecken. 

Angesichts der Pathophysiologie der COPD erscheint daher die diagnostische Anwendung 

der Spiroergometrie geeignet, diese Erkrankung mit ihrer Vielzahl klinischer 

Phänotypen besser charakterisieren und beschreiben zu können, als mit den 

bisher angewendeten Diagnostikmethoden. Sie bietet insbesondere die Möglichkeit, 

die aufgeführten Defizite der spirometrischen Ruheuntersuchung bei der Evaluation 

von COPD-Patienten zu umgehen. Dies betrifft auch das Potential einer Früherkennung 

der COPD [192]. 

Mit der Messung der Spitzensauerstoffaufnahme liegt ein Standardparameter der 

spiroergometrischen Untersuchung vor, dem die entscheidende Bedeutung bei der 

Objektivierung und Graduierung der maximalen Leistungsfähigkeit zukommt. Die 

Sauerstoffaufnahme wird durch Herzfrequenz, kardiales Schlagvolumen und arteriovenöse 

Sauerstoffkonzentrationsdifferenz determiniert, weist eine in Relation zur 

20

Belastungsintensität praktisch konstante Anstiegssteilheit auf und ist im Gegensatz 

zur maximal erreichbaren Leistung in Watt weitgehend unabhängig vom verwendeten 

Belastungsprotokoll [112, 117, 172]. Mit dem sogenannten „Ludwigshafen- 

Schema“ ist bei valider Ausbelastung eine Graduierung der Leistungsfähigkeit über 

die maximal erreichte Sauerstoffaufnahme (peak V̇ O 2 in Prozent des berechneten 

Sollwertes) möglich [229]. Die Spitzensauerstoffaufnahme ist ein exzellenter Prognoseparameter, 

der einen höheren prädiktiven Wert hinsichtlich des Mortalitätsrisikos 

von COPD-Patienten aufweist als die bisher etablierten multifaktoriellen Prognoseindizes 

BODE, mBODE, ADO und mDOSE, wie eine 2011 publizierte Untersuchung 

von Oga et al. belegen konnte [298]. 

Die gleichen Autoren hatten bereits 2003 nachgewiesen, dass die Belastbarkeit (gemessen 

als Spitzensauerstoffaufnahme unter Belastung) einen signifikanten Prognosefaktor 

darstellt, und zwar unabhängig von den „klassischen“ Prognoseparametern 

Atemwegsobstruktion (FEV 1 ) und Patientenalter [297]. Im selben Jahr veröffentlichten 

Hiraga et al. ebenfalls Daten, die den hochsignifikanten prognostisch-prädiktiven 

Wert der spiroergometrisch ermittelten Spitzensauerstoffaufnahme untermauern: 

Eine peak V̇ O 2 -Reduktion unter 10 ml/min/kg geht mit einer 5-Jahres-Mortalität von 

62 % einher [179]. Neben der maximalen Leistungsfähigkeit kann über die Bestimmung 

der Sauerstoffaufnahme im Bereich der ventilatorischen anaeroben Schwelle 

(V̇ O 2 an AT) auch die Dauerleistungsfähigkeit des Patienten bestimmt werden, welche 

ebenfalls Prognosebeurteilungen zulässt. Hierfür stehen z. B. valide Daten für 

Herzinsuffizienzpatienten zur Verfügung, wobei nach Gitt et al. (2002) die V̇ O 2 an 

AT die Kurzzeitprognose und der peak V̇ O 2 -Wert das Langzeitüberleben dieser Patientenpopulation 

am besten widerspiegeln [147]. 

Neben der Sauerstoffaufnahme werden bei einem spiroergometrischen Belastungstest 

direkt Atemzugtiefe, Atemminutenvolumen, Kohlendioxidabgabe und die endexspiratorischen 

Sauerstoff- und Kohlendioxidpartialdrücke bestimmt. Diese bilden die 

Grundlage für zahlreiche abgeleitete Parameter, mit denen z. B. die Atemeffizienz 

(V̇ E/V̇ O 2 ; V̇ E/V̇ CO 2 ) und der Gasaustausch (AaDO 2 , aADCO 2 ) quantifiziert sowie 

Aussagen über das Ventilations-/Perfusionsverhältnis (V̇ E/V̇ CO 2 , aADCO 2 ) und 

unter bestimmten Voraussetzungen (siehe Kapitel 4.4) auch über das kardiale 

Schlagvolumen (V̇ O 2 /Herzfrequenz) getroffen werden können. Mittels Atemzugvolumen, 

Atemminutenvolumen und registrierten Strömungskurven unter Belastung 

21

(Intrabreath-Kurven) sind detaillierte Angaben zu Atemstrategie („Breathing pattern“) 

und Atemmechanik möglich, was gerade beim COPD-Patienten von besonderem 

Interesse ist. 

Zwischenzeitlich existiert neben generellen Durchführungs- und Messstandards für 

spiroergometrische Untersuchungen ein für COPD-Patienten der GOLD- 

Schweregrade II bis IV evaluiertes Belastungsprotokoll mit einer Rampensteilheit 

von 16 Watt/min [20, 117]. Das gleiche Protokoll fand auch im Rahmen der SHIP- 

Studie bei gesunden Probanden Anwendung, so dass seit deren Veröffentlichung im 

Jahre 2009 nunmehr auch gesicherte Normwerte vorliegen [211]. 

Gegenüber dem 6-Minuten-Gehtest kann das real time-Monitoring von Ausbelastungs- 

und Abbruchkriterien als ein wesentlicher Vorteil der Spiroergometrie gelten, 

da somit einerseits valide Aussagen zu Leistungsfähigkeit, Limitierungen und deren 

Mechanismen getroffen, andererseits aber auch frühzeitig belastungskorrelierte Gefährdungen 

der COPD-Patienten mit ihren häufigen kardiovaskulären Komorbiditäten 

erkannt werden können. 

Dem maßgeblichen Vorteil des 6-Minuten-Gehtests, der sich aus dessen sehr einfacher 

und ressourcenschonender Durchführbarkeit erklärt, stehen im Vergleich zur 

Spiroergometrie einige Einschränkungen gegenüber: Diese sind insbesondere die 

unzureichende Kontrolle der Patientenmotivation während der Untersuchung, mögliche 

Lerneffekte bei Testwiederholungen mit bis zu 22%iger Verlängerung der Gehstrecke 

allein durch eine optimierte Einteilung der Kraftreserven und die Messung 

eines Einzelparameters (6MWD) bei ungenügender Erfassung objektiver Abbruchfaktoren 

und fehlender Detektierung leistungslimitierender Pathomechanismen [178, 

334, 355, 373, 393, 437]. Hernandes et al. (2011) schlussfolgerten im Ergebnis von 

Untersuchungen an 1 514 COPD-Patienten, dass prinzipiell zwei Testungen erforderlich 

sind, um korrekte Aussagen zu erhalten, womit auch der Zeitaufwand keinen 

Vorteil mehr gegenüber der Spiroergometrie darstellt [177]. 

Trotz aller aufgeführter Fakten und Argumente hat die Spiroergometrie bislang keinen 

Eingang in die diagnostische Evaluation von COPD-Patienten gefunden. Wie 

bereits dargestellt, betrifft dies sowohl die aktuellen nationalen und internationalen 

Leitlinien als auch den klinischen Alltag [405]. Dagegen hat sich die Methode bei 

der Einschätzung der funktionellen Operabilität von COPD-Patienten vor lungenre- 

22

sezierenden Eingriffen etabliert und ist hier bereits Teil eines leitlinienbasierten Algorithmus 

[51, 151]. 

Unter all den genannten Aspekten soll in der vorliegenden Arbeit der mögliche Stellenwert 

der Spiroergometrie bei der Diagnostik und Schweregradbeurteilung der 

chronisch obstruktiven Lungenerkrankung (COPD) in den Mittelpunkt der Betrachtungen 

gerückt werden. 

1.3 Zielsetzung der Arbeit 

Mittels Spirometrie, Bodyplethysmographie, Bestimmung des CO-Transferfaktors 

und CO-Transferkoeffizienten, Blutgasanalyse in Ruhe, 6-Minuten-Gehtest, Spiroergometrie, 

transthorakaler Echokardiographie und Bestimmung der NT-proBNP- 

Konzentration im Serum erfolgte eine subtile diagnostische Evaluation von Patienten 

mit chronisch obstruktiver Lungenerkrankung (COPD) in den GOLD-Stadien II bis 

IV aus dem Patientengut unserer pneumologischen Gemeinschaftspraxis. 

Ziel der Arbeit war es, auf der Basis einer detaillierten Analyse und integrativen Bewertung 

aller Untersuchungsbefunde folgende Fragen zu beantworten: 

1. Ist die Spiroergometrie als symptomlimitierter maximaler Belastungstest bei 

klinisch stabilen Patienten mit mittelschwerer, schwerer und sehr schwerer 

COPD einschließlich häufig assoziierter kardiovaskulärer Komorbiditäten im 

ambulanten Sektor effektiv und sicher durchführbar? 

2. Gelingt es mit der Spiroergometrie – im Vergleich zu den bereits etablierten 

Untersuchungsmethoden – zusätzliche klinisch relevante Aspekte der COPD 

zu erfassen, die für differentialdiagnostische und/oder -therapeutische Fragestellungen 

bedeutsam sind? 

3. Ist eine spiroergometrisch basierte „atemfunktionelle Phänotypisierung“ der 

Erkrankung COPD denkbar und welche Parameter könnten sich dafür eignen? 

23

4. Korreliert die spiroergometrisch ermittelte maximale Leistungsfähigkeit 

(peak V̇ O 2 ) mit dem spirometrisch evaluierten Grad der Atemwegsobstruktion? 

5. Sind die COPD-Schweregrade II, III und IV durch (möglicherweise charakteristische) 

Unterschiede spiroergometrischer Kenngrößen gekennzeichnet? 

6. Gibt es innerhalb der einzelnen definierten GOLD-Schweregrade der COPD 

klinisch und/oder prognostisch relevante Unterschiede der (spiroergometrisch 

ermittelten) kardiopulmonalen Leistungsfähigkeit? 

7. Erlauben spirometrische und/oder bodyplethysmographische Parameter 

Rückschlüsse auf das belastungsadaptierte Atemmuster und die Atemmechanik 

bei COPD-Patienten? 

8. Sind die an der anaeroben Schwelle ermittelten spiroergometrischen Parameter 

bereits zur klinischen und/oder prognostischen Schweregradbeurteilung 

der COPD aussagefähig? 

9. Ist die ventilatorische anaerobe Schwelle bei COPD-Patienten aller Schweregrade 

plausibel bestimmbar und ausreichend genau reproduzierbar? 

10. Korrelieren die erreichten 6-Minuten-Gehdistanzen (6MWD) mit der unter 

definierter Belastung und adäquatem Monitoring ermittelten maximalen Sauerstoffaufnahme 

(peak V̇ O 2 ) und/oder der Sauerstoffaufnahme an der anaeroben 

Schwelle (V̇ O 2 an AT)? 

11. Welche Aussagefähigkeit besitzt die Spiroergometrie hinsichtlich kardialer 

Diagnostikparameter bei Patienten mit mittelschwerer bis sehr schwerer 

COPD? 

12. Welchen Stellenwert nehmen Echokardiographie und Bestimmung der NTproBNP-Serumkonzentration 

bei der diagnostischen Evaluation von COPD- 

Patienten ein? 

24

Die vorliegende Arbeit soll somit vornehmlich einen Beitrag zur Beantwortung der 

Frage leisten, ob die sehr komplexe und aufwendige spiroergometrische Untersuchung 

die Potenz hat, die Erkrankung COPD für klinische Belange besser abzubilden, 

als es die bisherigen Untersuchungen erlauben. Angesichts des Spektrums der 

eingesetzten Diagnostikverfahren war zudem zu prüfen, ob der Einsatz der transthorakalen 

Echokardiographie und die laborchemische Bestimmung des Biomarkers 

NT-proBNP relevante zusätzliche Erkenntnisse zur Charakterisierung von COPD- 

Patienten liefern. 

2. Patienten und Methoden 

2.1 Patienten 

Zwischen Oktober 2010 und August 2011 wurden 64 Patienten mit stabiler COPD 

der Schweregrade II bis IV entsprechend der Klassifikation der Global Initiative for 

Chronic Obstructive Lung Disease (GOLD) in die Untersuchungen eingeschlossen 

[325]. Sie rekrutieren sich aus dem in diesem Zeitraum behandelten Patientengut 

unserer pneumologischen Gemeinschaftspraxis (Internistisches Facharztzentrum 

Teuchern, Markt 7, 06682 Teuchern). 

Als Einschlusskriterien galten ein spirometrisch ermitteltes postbronchodilatatorisches 

FEV 1 /VC-Verhältnis < 70 %, ein FEV 1 -Wert < 80 % des Sollwertes 

sowie eine Raucheranamnese von mindestens 20 Packungsjahren. 

Folgende Konditionen hatten den Ausschluss aus dem Untersuchungskollektiv zur 

Folge: koinzidente andere Atemwegs- oder Lungenerkrankungen, Raucheranamnese 

< 20 Packungsjahre, chronische hyperkapnische respiratorische Insuffizienz mit einem 

Ruhe-PaCO 2 > 50 mmHg, akute Exazerbation der COPD oder notwendige Veränderungen 

der Dauermedikation innerhalb der letzten 6 Wochen, instabile KHK, 

Myokardinfarkt in den letzten 6 Monaten, signifikant eingeschränkte linksventrikuläre 

Pumpfunktion, muskuloskelettale Erkrankungen mit eingeschränkter Belastbarkeit 

sowie unkontrollierte Komorbiditäten. 

25

Nach Aufklärung und schriftlicher Einwilligungserklärung wurden 55 Männer und 9 

Frauen im Alter zwischen 47 und 83 Jahren untersucht. Das Durchschnittsalter des 

Gesamtkollektivs betrug 64 ± 8,6 Jahre. Der durchschnittliche FEV 1 -Wert wurde mit 

44,7 ± 11,2 % des Sollwertes ermittelt. 18 Patienten konnten dem GOLD-Stadium II 

(pbd FEV 1 50 % bis 79 % vom Sollwert), 30 Patienten dem GOLD-Stadium III (pbd 

FEV 1 30 % bis 49 % vom Sollwert) und 16 Patienten dem GOLD-Stadium IV (pbd 

FEV 1 < 30 % vom Sollwert bzw. pbd FEV 1 < 50 % vom Sollwert und PaO 2 < 60 

mmHg und/oder PaCO 2 > 45 mmHg unter Raumluft) zugeordnet werden. 

Zur weiteren Charakterisierung des Untersuchungskollektivs wurden Dauer der 

COPD-Erkrankung, Häufigkeit von Exazerbationen in den letzten 12 Monaten, 

Schweregrad der Dyspnoe nach MMRC-Skala, laufende Therapiemaßnahmen und 

die Raucheranamnese (Gesamtzahl an Packungsjahren; aktueller Raucherstatus) erfasst. 

Darüber hinaus erfolgte die Erhebung vorliegender prognostisch relevanter 

Begleiterkrankungen mit Hilfe des Charlson-Komorbiditätsindex (siehe Anlage 4) 

[81]. 

Alle patientenrelevanten Daten (Name, Geburtsdatum, Praxis-ID-Nummer, Geschlecht, 

Größe, Gewicht, BMI, Dyspnoegrad nach MMRC-Skala, Medikation, aktueller 

Punktwert des Charlson-Komorbiditätsindex) und die genannten Kenngrößen 

der COPD- und Raucheranamnese gingen in eine angelegte Datenbank (Microsoft 

Excel-Tabelle „Patienten“) ein. 

Die Patienten wurden zur Realisisierung der Untersuchungen mindestens zweimal 

einbestellt, da die Belastungstests (6-Minuten-Gehtest und Spiroergometrie) grundsätzlich 

an verschiedenen Tagen erfolgten. 

2.2 Lungenfunktionsanalytische Messverfahren unter Ruhebedingungen 

2.2.1 Spirometrie 

Die Durchführung der Spirometrie bildete die Grundlage aller weiteren Untersuchungen, 

da hiermit entsprechend der aktuellen Leitlinien die Erkrankung COPD 

definiert und ihre Schweregradeinteilung vorgenommen wird [55, 97, 312, 325, 405]. 

26

Die Messungen erfolgten pneumotachographisch mit unserem Ganzkörperplethysmographen 

„MasterScreen“ (Firma Jaeger, Würzburg, Deutschland), einem 

Universal-Lungenfunktionsmessplatz für die Bestimmung des intrathorakalen Gasvolumens 

und des Atemwegswiderstandes, sämtlicher spirometrischer Messgrößen 

sowie der CO-Diffusion. 

Alle spirometrischen Messwerte wurden auf sogenannte BTPS-Bedingungen (Body 

Temperature Pressure Saturated) umgerechnet, gelten also für 37 °C Körpertemperatur 

und Wasserdampfsättigung bei vorliegendem atmosphärischen Druck und berücksichtigen 

somit die „Lungenverhältnisse“ [97, 399]. Die dafür erforderliche Kalibrierung 

des Systems wurde werktäglich durchgeführt und im zugehörigen Gerätebuch 

dokumentiert. 

Die Durchführung der Spirometrie erfolgte durch eine pneumologische Fachassistentin 

unserer Praxis auf der Grundlage der aktuellen Empfehlungen der Deutschen 

Atemwegsliga [97]. Besonderer Wert wurde dabei auf eine fachkundige Anleitung 

und Motivation der Patienten zu korrekten Atemmanövern gelegt, um bei dieser stark 

mitarbeitsabhängigen Untersuchung akzeptable Messwerte zu erhalten. Als Vorteil 

stellte sich dabei heraus, dass alle Patienten bereits Erfahrungen mit dieser Untersuchungsmethode 

hatten. 

Die Spirometrie wurde bei allen Patienten in Kombination mit einer Bodyplethysmographie 

durchgeführt. Im Einzelnen wurde folgendermaßen vorgegangen: 

Zunächst erfolgte die Inhalation von 400 µg Salbutamol, um entsprechend unserer 

Einschlusskriterien postbronchodilatatorische Messwerte zu erhalten. Die Untersuchung 

begann bei sicher zu erwartender Wirkung des rasch wirksamen Betamimetikums 

15 Minuten nach Inhalation. 

Nachdem der Patient in der Kabine des Ganzkörperplethysmographen Platz genommen 

hatte und dessen Nase mit einer Klemme luftundurchlässig abgedichtet worden 

war, nahm er das Mundstück des Messkopfes (mit integriertem Strömungs- und 

Munddrucksensor sowie einer Verschlussklappe) zwischen die Zähne, wobei die 

Zunge unter das Mundstück positioniert wurde. Nach einer kurzen Stabilisierungszeit 

für Temperatur und Druck in der nun verschlossenen Kabine sowie patientenseitiger 

Gewöhnung an das System wurden zunächst die plethysmographische Bestimmung 

der Atemschleifen und unmittelbar darauf die Verschlussdruckmessung bei Ruheat- 

27

mung durchgeführt (siehe Kapitel 3.2.2). Erst danach erfolgten die standardisierten 

Atemmanöver zur Bestimmung der statischen und dynamischen Lungenfunktionsparameter. 

Zunächst wurde der Patient angehalten, langsam maximal auszuatmen. Darauf folgte 

eine zügige, ebenfalls maximal mögliche Einatmung, um die inspiratorische 

Vitalkapazität (IVC, im Weiteren verwendetes Synonym VC) zu bestimmen. Da diese 

die Bezugsgröße für fast alle anderen spirometrischen Messparameter darstellt, 

hängt von ihrer korrekten Bestimmung die Güte aller weiteren Messungen ab. Deshalb 

wurde bei diesem Manöver besonders auf präzise Unterweisung und Anleitung 

geachtet, um dem Patienten das gesamte Volumen zwischen maximaler Exspiration 

und maximaler Inspiration abzufordern. Als letztes Atemmanöver wurde eine unmittelbar 

nach Erreichen des maximalen Inspirationsvolumens beginnende, schlagartige 

maximale Ausatmung gefordert, die erst beendet werden durfte, wenn ein deutliches 

Plateau in der registrierten Fluss-Volumen-Kurve erkennbar wurde. Hiermit wurden 

Einsekundenkapazität (FEV 1 ), forcierte Vitalkapazität (FVC), exspiratorischer Spitzenfluss 

(PEF) und die maximalen exspiratorischen Flüsse nach Ausatmung von 

25 %, 50 % und 75 % der forcierten Vitalkapazität (MEF 75 % , MEF 50 % und MEF 25 % ) 

erfasst. 

Zur Bestimmung der Qualität der Mitarbeit des Patienten wurde dieser Untersuchungsvorgang 

dreimal durchgeführt. Die ermittelten zwei besten Messwerte durften 

sich entsprechend der Empfehlungen der Deutschen Atemwegsliga für die Einsekundenkapazität 

(FEV 1 ) und die forcierte exspiratorische Vitalkapazität (FVC) weniger 

als 5 % (bei FVC < 1 Liter weniger als 100 ml) und für den exspiratorischen Spitzenfluss 

(PEF) weniger als 10 % unterscheiden [97]. 

In die Auswertung ging dann das Atemmanöver mit den am höchsten ermittelten 

Werten für die inspiratorische Vitalkapazität (VC), Einsekundenkapazität (FEV 1 ) 

und forcierte Vitalkapazität (FVC) und der optisch besten Fluss-Volumen-Kurve ein. 

Es wurden folgende Messwerte ermittelt und in einer Datenbank abgelegt: 

1. Inspiratorische Vitalkapazität (IVC, Synonym VC) 

2. Forcierte Vitalkapazität (FVC) 

28

3. Einsekundenkapazität (FEV 1 ) 

4. Relative Einsekundenkapazität (FEV 1 /IVC und FEV 1 /FVC) 

5. Maximaler exspiratorischer Spitzenfluss (PEF) 

6. Maximaler exspiratorischer Fluss bei 75 % der forcierten Vitalkapazität 

(MEF 75 % , Synonym FEF 25 % ) 





Als inspiratorische Vitalkapazität (VC) wird dabei das Atemvolumen definiert, dass 

nach vollständiger Ausatmung maximal eingeatmet werden kann, als forcierte Vitalkapazität 

(FVC) das Volumen, das nach vollständiger Einatmung forciert maximal 

ausgeatmet werden kann. Die Einsekundenkapazität (FEV 1 ) erfasst das Atemvolumen, 

welches nach maximaler Einatmung innerhalb der ersten Sekunde forciert ausgeatmet 

werden kann. Der maximale exspiratorische Spitzenfluss (PEF) gibt die maximal 

erzeugte exspiratorische Strömung an. MEF 75 % , MEF 50 % und MEF 25 % determinieren 

die jeweils maximalen exspiratorischen Atemstromstärken bei 75 %, 50 % 

und 25 % noch auszuatmender inspiratorischer Vitalkapazität und werden aus der 

Fluss-Volumen-Kurve gewonnen [97, 399]. 

Alle erhobenen Messwerte wurden sowohl als absolute Zahlenangaben als auch in 

Prozent der Sollwerte dokumentiert. Diesen liegen die 1993 von der European Respiratory 

Society veröffentlichten Sollwertformeln zugrunde (siehe Anlage 1) [324]. 

Entsprechend der aktuell gültigen Leitlinie der Deutschen Atemwegsliga und der 

Deutschen Gesellschaft für Pneumologie und Beatmungsmedizin sowie einer 

ATS/ERS-Konsensusempfehlung zur Lungenfunktionsdiagnostik war die Falldefinition 

COPD mit einer postbronchodilatatorischen FEV 1 /VC-Ratio < 70 % erfüllt [312, 

405]. Die Schweregradeinteilung der COPD erfolgte auf der Grundlage der Leitlinie 

29

der Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease (GOLD) über die prozentuale 

Abweichung der nach Bronchodilatation ermittelten FEV 1 -Werte von den Soll- 

Mittelwerten [325]. Der Schweregrad II (mittelgradige COPD) definiert sich dabei 

aus einer FEV 1 -Minderung auf 50 % bis weniger als 80 % des Sollwertes, der 

Schweregrad III (schwere COPD) aus einer FEV 1 -Minderung zwischen 30 % und 

weniger als 50 % des Sollwertes und der Schweregrad IV (sehr schwere COPD) aus 

einer FEV 1 -Minderung weniger als 30 % des Sollwertes [325, 405]. Ein Schweregrad 

IV liegt auch dann vor, wenn der FEV 1 -Wert weniger als 50 % des Sollwertes beträgt 

und eine chronische respiratorische Insuffizienz (PaO 2 < 60 mmHg mit oder ohne 

Hyperkapnie) besteht [405]. 

2.2.2 Bodyplethysmographie 

Die Bodyplethysmographie stellt ein wertvolles diagnostisches Instrument zur differenzierten 

Analyse von Lungenfunktionsstörungen dar, da sie zusätzliche wesentliche 

Informationen über die spirometrische Basisuntersuchung hinaus liefert. 

Existenz und Ausmaß einer Atemwegsobstruktion können hier direkt über den Strömungswiderstand 

in den Atemwegen (R tot ) während der Ruheatmung bestimmt werden, 

womit ein ganz anderer atemmechanischer Parameter als bei der Spirometrie 

erfasst wird [96, 399]. Daneben ist es möglich, das intrathorakale Gasvolumen 

(ITGV) in Atemruhelage zu messen und somit eine Lungenüberblähung nachzuweisen. 

In Kombination mit ermittelten spirometrischen Messgrößen können zudem 

Residualvolumen (RV) und die totale Lungenkapazität (TLC) berechnet werden, so 

dass neben den spirometrisch ermittelten mobilisierbaren Lungenvolumina und 

-kapazitäten auch das nicht ventilierbare Residualvolumen erfasst wird [96, 371, 

399]. Ein großer Vorteil dieser Methode ist deren gegenüber der Spirometrie deutlich 

geringere Abhängigkeit von der Mitarbeit des Patienten, da keine maximalen oder 

forcierten Atemmanöver notwendig sind. 

Die Untersuchungen erfolgten mit dem volumenkonstanten Ganzkörperplethysmographen 

„MasterScreen“ (Firma Jaeger, Würzburg, Deutschland) in Kombination 

mit der bereits beschriebenen Bestimmung der spirometrischen Parameter 

(siehe Kapitel 3.2.1) unter Berücksichtigung der Empfehlungen der Deutschen 

Atemwegsliga zur Bodyplethysmographie [96]. 

30

Nach erfolgter Aufklärung des Patienten über die Durchführung der Messungen und 

den bereits in Kapitel 3.2.1 dargestellten Untersuchungsvorbereitungen erfolgte zunächst 

die Bestimmung der Atemschleifen über eine ruhige Spontanatmung in das 

Mundstück des Messkopfes. Die Messungen wurden als akzeptabel gewertet, wenn 

plausible, gleichmäßige und gleichförmige Atemschleifen zur Darstellung kamen. 

Die visuell beste der letzten fünf Atemschleifen wurde jeweils gespeichert und für 

die Bestimmung des totalen Atemwegswiderstandes (R tot ) benutzt. 

Im Anschluss daran erfolgte bei stabiler Atemlage die Verschlussdruckmessung zur 

Bestimmung des intrathorakalen Gasvolumens (ITGV). Beim Start dieser Messung 

wird automatisch am Beginn der nächsten Inspiration der Strömungskanal des Messkopfes 

durch eine Klappe verschlossen. Der Patient wird dabei aufgefordert, ohne 

zusätzlichen Kraftaufwand und ohne Änderung der Atemfrequenz gegen diesen Verschluss 

zu atmen, der nach einer standardisierten Zeit automatisch wieder aufgehoben 

wird. Nach den Empfehlungen der Deutschen Atemwegsliga wurde jedes Verschlussdruckmanöver 

dreimal in Kombination mit den nachfolgenden spirometrischen 

Messungen (siehe unten) ausgeführt, wobei jedes mindestens zwei technisch 

zufriedenstellende Atemexkursionen beinhalten musste (nahezu deckungsgleiche 

Linien) [96]. Nach der Verschlussöffnung konnte mit einer langsamen maximalen 

Ausatmung (Bestimmung des exspiratorischen Reservevolumens, ERV) und anschließender 

maximaler Einatmung (VC) die direkte Verbindung zur Spirometrie 

hergestellt werden (siehe Kapitel 3.2.1). Bei einigen Patienten gelang dieser unmittelbare 

Übergang wegen Dyspnoeerscheinungen nicht, so dass in diesen Fällen einige 

Ruheatemzüge vor Beginn der spirometrischen Messungen erlaubt waren. 

Es wurden folgende Messwerte ermittelt und in einer Datenbank abgelegt: 

1. Totaler Atemwegswiderstand (R tot ) 

2. Intrathorakales Gasvolumen (ITGV) 

3. Residualvolumen (RV) 

4. Totale Lungenkapazität (TLC). 

31

Der totale Atemwegswiderstand (R tot ) definiert sich aus der Division des totalen spezifischen 

Widerstandes (sR tot ) durch das intrathorakale Gasvolumen (ITGV). 

Das intrathorakale Gasvolumen (ITGV) entspricht dem Volumen an intrathorakalem 

Gas am Ende einer normalen Exspiration, also in Atemruhelage. Es wird synonym 

als plethysmographisch ermittelte funktionelle Residualkapazität (FRC pleth ) bezeichnet. 

Das Residualvolumen (RV) definiert das Gasvolumen, das nach maximaler 

Exspiration als nicht ventilierbares Volumen in der Lunge verbleibt. Es errechnet 

sich aus der Differenz von funktioneller Residualkapazität (FRC) und exspiratorischem 

Reservevolumen (ERV). Die totale Lungenkapazität (TLC) ist als Summe 

aller mobilisierbaren und nicht mobilisierbaren Lungenvolumina definiert [96]. 

Alle bodyplethysmographischen Messergebnisse wurden wie die spirometrischen als 

absolute Zahlenwerte und in Prozent des Sollwertes dokumentiert. Dabei fanden 

ebenso die Sollwertformeln der European Respiratory Society aus dem Jahre 1993 

Anwendung, die die Faktoren Alter, Körpergröße, Broca-Index und Geschlecht erfassen 

(siehe Anlage 1) [324]. 

Neben den direkt gemessenen Kenngrößen wurden die für die Beurteilung der Lungenüberblähung 

wichtigen Quotienten ITGV/TLC und RV/TLC berechnet und zusammen 

mit den spirometrischen Parametern in einer Datenbank (Microsoft Excel- 

Tabelle „Lungenfunktion“) gespeichert. 

2.2.3 Transferfaktor und Transferkoeffizient für Kohlenmonoxid 

Die Bestimmung des CO-Transferfaktors (T LCO ) und des CO-Transferkoeffizienten 

(T LCO /V A , Synonym KCO) liefert Aussagen zu den pulmonalen Gasaustauschverhältnissen. 

Damit besteht die Möglichkeit, eine weitere wesentliche Komponente der 

Atmung zu charakterisieren, die bei den pathophysiologischen Vorgängen der chronisch 

obstruktiven Lungenerkrankung (COPD) in wechselnder Ausprägung betroffen 

ist. 

Trotz bestehender diagnostischer Unschärfen durch gerade bei COPD-Patienten häufigen 

Ventilations-/Perfusionsverteilungsstörungen wird die Bestimmung der „CO- 

Diffusionskapazität“ gemäß der aktuellen Leitlinie der Deutschen Atemwegsliga und 

32

der Deutschen Gesellschaft für Pneumologie und Beatmungsmedizin als „sinnvolles 

zusätzliches Messverfahren zur Abschätzung der funktionellen Auswirkungen eines 

Lungenemphysems“ eingeschätzt, dessen „Messwerte gut mit dem pathologischanatomischen 

Schweregrad eines Lungenemphysems übereinstimmen“ [146, 157, 

259, 405]. Unter diesen Gesichtspunkten fand die Messung des Transferfaktors T LCO 

und die Berechnung des Transferkoeffizienten T LCO /V A Eingang in die Untersuchungen, 

um den Nachweis und die Graduierung einer Gasaustauschstörung vornehmen 

zu können, die bei dem vorliegenden Patientenklientel in unterschiedlichem Maße 

aus Diffusions- und Verteilungsstörungen resultiert. 

Die Messungen wurden auf der Grundlage der Empfehlungen der European Respiratory 

Society aus dem Jahre 1993 durchgeführt [91]. 

Aktiven Rauchern war in Vorbereitung der Untersuchung die Notwendigkeit einer 

mindestens 6stündigen Tabakrauchkarenz (HbCO vermindert T LCO -Ergebnis) mitgeteilt 

worden, deren Einhaltung vor Untersuchungsbeginn nochmals abgefragt wurde, 

um Fehlbestimmungen zu vermeiden. 

Da der CO-Transferfaktor neben den Diffusionseigenschaften und der Fläche der 

alveolo-kapillären Membran auch von der Hämoglobinkonzentration im Blut abhängt, 

wurden bei den Patienten Hb-Bestimmungen durchgeführt, um gegebenenfalls 

Korrekturen des T LCO vornehmen zu können [91, 291, 371, 399]. 

Die Untersuchung erfolgte mit unserem Ganzkörperplethysmographen „Master- 

Screen“ (Firma Jaeger, Würzburg, Deutschland) als Einatemzugmethode (Single- 

Breath-Methode) im Anschluss an die spirometrischen und bodyplethysmographischen 

Messungen, nachdem den Patienten zuvor der Untersuchungsablauf genau 

erläutert worden war. 

Kohlenmonoxid und Helium wurden mittels eines Testgasgemisches in definierter 

Konzentration (0,28 % CO, 9,3 % Helium, Rest synthetische Luft) mit einer zügigen 

maximalen Inspiration (max. 4 Sekunden) eingeatmet. Danach musste die Atmung 

für 10 Sekunden angehalten werden, damit sich das Gasgemisch gleichmäßig verteilen 

und das Kohlenmonoxid in das Blut diffundieren kann. Bei der nun folgenden 

vollständigen Ausatmung wurden in der Ausatemluft nach Verwerfung des Totraum- 

33

volumens Kohlenmonoxid- und Heliumkonzentration mittels Gasanalysatoren gemessen 

und die Werte für T LCO und T LCO /V A automatisch berechnet. Die Bestimmung 

des effektiven Alveolarvolumen (V A ) erfolgte dabei durch die Multiplikation 

des eingeatmeten Gasvolumens mit dem Quotienten aus inspiratorischer und exspiratorischer 

(alveolärer) Konzentration des unlöslichen Heliums [91, 399]. 

Der Transferfaktor der Lunge für CO (T LCO ) definiert die CO-Gasmenge, die pro 

Zeiteinheit und Partialdruckdifferenz zwischen Alveolarluft und Kapillarblut durch 

die alveolo-kapilläre Membran diffundiert [399]. 

Der Transferkoeffizient für CO (T LCO /V A ) gibt die diffundierte CO-Gasmenge pro 

Einheit Alveolarvolumen an [399]. 

Angesichts der für COPD-Patienten praktisch pathognomonischen Ventilations-/Perfusionsverteilungsstörungen 

kann anhand des Transferfaktors allerdings keine verlässliche 

Einschätzung des Vorliegens und des Ausmaßes echter Diffusionsstörungen, 

sondern nur der Nachweis gestörter Gasaustauschverhältnisse vorgenommen 

werden [399]. 

Beide ermittelten Werte wurden einschließlich ihrer prozentualen Abweichung vom 

Sollwert in einer Datenbank (Microsoft Excel-Tabelle „Lungenfunktion“) archiviert. 

Als Berechnungsgrundlage diente die von der European Respiratory Society 1993 

publizierte Sollwertformel für TLCO sb , in der Geschlecht, Alter und Körpergröße 

berücksichtigt sind (siehe Anlage 1) [91]. 

Die korrekte Durchführung der CO-Diffusionsmessung war nicht bei allen Patienten 

möglich, da bei bestehender Dyspnoe oft keine effektive Atemanhaltezeit nach vorheriger 

maximaler Inspiration realisiert werden konnte. 

2.2.4 Blutgasanalyse in Ruhe 

Mit einer Blutgasanalyse werden alle Komponenten der Atmung (Ventilation, Diffusion 

und Perfusion) abgebildet. Sie ist daher ein geeignetes diagnostisches Instrument 

zur Erfassung und Quantifizierung von Störungen beider Teile des respiratorischen 

Systems, dem gasaustauschenden (Lunge) und dem ventilierenden System 

(Atempumpe). 

34

Die Blutgasanalyse umfasst die simultane Messung von arteriellem Sauerstoffpartialdruck 

(PaO 2 ), arteriellem Kohlendioxidpartialdruck (PaCO 2 ) sowie arteriellem pH- 

Wert als Kenngröße des Säure-Basen-Haushaltes in zuvor abgenommenem „arterialisierten“ 

Kapillarblut (siehe unten). Aus pH-Wert und CO 2 -Partialdruck werden 

zusätzlich aktuelle Bikarbonatkonzentration und Basenüberschuss (BE) berechnet. 

Die Messungen erfolgen mittels spezieller Elektroden in automatischen Mikroblutgasanalysatoren. 

Im klinischen Alltag hat sich seit Jahrzehnten die Blutgewinnung aus dem zuvor hyperämisierten 

Kapillargebiet des Ohrläppchens durchgesetzt, da der PO 2 aus dem so 

„arterialisierten“ Kapillarblut etwa dem arteriellen PaO 2 entspricht [186]. Auch in 

den aktuellen Leitlinien wird dieses praktische Vorgehen empfohlen [405]. 

Die Hyperämisierung der Blutgefäße erfolgte bei unseren Patienten durch großflächige 

Einreibung eines Ohrläppchens mit Finalgon-Salbe® (Boehringer Ingelheim 

Pharma KG). Nach entsprechender Einwirkzeit der Salbe von mindestens 10 Minuten 

wurde durch versierte und erfahrene Krankenschwestern mittels Lanzettenstich 

eine adäquate Läsion gesetzt, aus der spontan Blut tropfte, um jegliche mechanische 

Manipulationen bei der Probengewinnung zu vermeiden. Die austretenden Blutstropfen 

wurden in eine heparinisierte Glaskapillare geleitet, die vollständig und blasenfrei 

gefüllt werden musste, damit keine Verfälschungen durch in der Kapillare befindliche 

Restluft auftreten konnten. Danach erfolgte die umgehende Probenanalyse 

mit unserem Blutgasanalysegerät „Rapidlab“ (Siemens Healthcare GmbH). Das Gerät 

wurde entsprechend den Empfehlungen des Herstellers arbeitstäglich kalibriert. 

Die so ermittelten Sauerstoff- und Kohlendioxidpartialdruckwerte wurden in einer 

Datenbank (Microsoft Excel-Tabelle „Patienten“) abgelegt. 

Für den Sauerstoffpartialdruck (PaO 2 ) fanden folgende alters- und geschlechtskorrelierte 

Sollwertformeln Anwendung [371]: 

PaO 2-soll (Männer) [mmHg] = 100 – 0,33 x Alter ± 10 mmHg 

PaO 2-soll (Frauen) [mmHg] = 98 – 0,32 x Alter ± 10 mmHg. 

35

Der Sollwert für PaCO 2 beträgt unabhängig von Alter und Geschlecht 40 mmHg 

± 5 mmHg [291]. 

Der Sauerstoffpartialdruck wurde als leicht erniedrigt eingeschätzt, wenn er bis zu 

5 mmHg unter dem niedrigsten Normalwert der Sollwertformel gemessen wurde, als 

mittelgradig bei Abweichungen von 5 mmHg bis 10 mmHg und als schwergradig bei 

Werten, die mehr als 10 mmHg unter diesem Bezugswert lagen [371]. 

Bezüglich des arteriellen Kohlendioxidpartialdruckes galten Werte zwischen 

46 mmHg und 49 mmHg als leichte, zwischen 50 mmHg bis 55 mmHg als mittelgradige 

und größer als 55 mmHg als schwere Hyperkapnie [371]. Bei Registrierung 

einer Hypokapnie erfolgte eine PaO 2 -Korrektur auf einen standardisierten CO 2 - 

Partialdruck von 40 mmHg, um eine durch Hyperventilation kompensierte Hypoxämie 

nicht zu übersehen. Es wurde folgende Korrekturformel verwendet: PaO 2korr = 

PaO 2ist – 1,66 (40 – PaCO 2ist ) [371]. 

Eine hypoxische respiratorische Insuffizienz besteht definitionsgemäß dann, wenn 

ein arterieller Sauerstoffpartialdruck (PaO 2 ) < 60 mmHg bei normalem oder erniedrigtem 

arteriellen Kohlendioxidpartialdruck (PaCO 2 35 mmHg bis 45 mmHg oder 

< 35 mmHg) unter Atmung von Raumluft gemessen wird [405]. In diesem Fall ist 

ausschließlich die Aufnahme von Sauerstoff gestört, während die Kohlendioxidabgabe 

durch ihre gegenüber Sauerstoff 23fach bessere Diffusionskapazität unbeeinträchtigt 

ist. 

Eine hyperkapnische respiratorische Insuffizienz (Atempumpinsuffizienz) ist dagegen 

durch eine kombinierte O 2 -Aufnahme- und CO 2 -Abgabestörung gekennzeichnet 

[95, 201]. Sie liegt dann vor, wenn neben einem Abfall des arteriellen Sauerstoffpartialdruckes 

< 60 mmHg auch ein Anstieg des arteriellen Kohlendioxidpartialdruckes 

> 45 mmHg zu verzeichnen ist [291]. 

2.3 Laboruntersuchungen 

Zur subtilen Charakterisierung unseres Untersuchungskollektivs nutzten wir zusätzlich 

einige Laborparameter. 

Entsprechend unserer Fragestellungen wurde nach venöser Blutentnahme mittels 

Vacutainer-System (jeweils vollständige Füllung eines Serum- und eines EDTA- 

Röhrchens) ein kleines Blutbild (Hämoglobin, Hämatokrit, Erythrozyten, Leukozy- 

36

ten, Thrombozyten, errechnete Erythrozyten-Indizes MCV, MCH und MCHC) und 

die Serumkonzentration des natriuretischen Peptids NT-proBNP in unserem Partnerlabor 

(Labor Dr. Schottdorf, August-Wessels- Str. 5, 86154 Augsburg) bestimmt. 

Technisch einwandfreie Blutentnahme, korrekte Reihenfolge der Abnahme, sorgfältige 

Probenkennzeichnung, Serumtrennung, Lagerung und Versand der Proben wurden 

durch ausgebildetes Praxispersonal entsprechend der Verfahrensanweisungen 

und Arbeitsplatzbeschreibungen unseres praxisinternen Qualitäts-Management- 

Systems umgesetzt. Die Serumtrennung für die NT-proBNP-Bestimmung erfolgte 

durch 10minütige Zentrifugation mit einer Umdrehung von 

2 000 x g (g = Erdbeschleunigung) frühestens 20 Minuten bis maximal 60 Minuten 

nach Probenentnahme. 

Die Bestimmung des Hämoglobingehaltes des Blutes diente zum Ausschluss einer 

Anämie. Dies war bedeutsam, um falsch niedrige Messungen des CO-Transferfaktors 

zu vermeiden bzw. zu korrigieren und eine anämiebedingte Beeinflussung spiroergometrischer 

Parameter (z. B. Spitzensauerstoffaufnahme, Sauerstoffpuls, alveoloarterielle 

Sauerstoffdifferenz) auszuschließen. 

Das hauptsächlich von Kardiomyozyten sezernierte natriuretische Peptid 

NT-proBNP spielte für uns zur Objektivierung koinzidenter kardialer Dyspnoeursachen 

eine wichtige Rolle [175]. Daneben sollte geprüft werden, inwieweit eine bei 

COPD-Patienten zumeist leichte bis moderate pulmonale Hypertonie über eine 

Rechtsherzbelastung/Rechtsherzdilatation zu einem NT-proBNP-Anstieg führt. 

Darüber hinaus wurden mit der glomerulären Filtrationsrate (nach MDRD-Formel), 

der Harnsäurekonzentration im Serum und dem Cholesterin/HDL-Cholesterin- 

Quotienten im Serum häufig bestimmte Laborwerte in die Auswertung übernommen, 

die aufgrund anderer klinischer Aspekte während des Untersuchungszeitraumes abgenommen 

worden waren und sich zur weiteren Charakterisierung des COPD- 

Kollektivs eigneten. 

So gingen die GFR- und Harnsäurewerte von jeweils 59 Patienten (92,2 %) und die 

Cholesterin/HDL-Cholesterin-Ratio von 27 Patienten (42,2 %) in die Analysen ein. 

37

Die glomeruläre Filtrationsrate (GFR) gibt an, wie viel Volumen pro Zeiteinheit von 

den Nierenglomeruli filtriert wird. Die Berechnung der GFR erfolgte auf der Grundlage 

der MDRD-Formel (Modifikation of Diet in Renal Disease Study Group 1999), 

in die der Serumkreatininwert, das Geschlecht, das Alter und die Hautfarbe des 

Patienten eingehen und die die glomeruläre Filtrationsrate für eine standardisierte 

Körperoberfläche von 1,73 m² angibt [227]. Da die MDRD-Näherungsformel für 

Patienten mit mittel- bis schwergradigem Nierenfunktionsverlust (15 ml/min/1,73 m² 

bis 60 ml/min/1,73 m²) validiert ist und eine chronische Nierenkrankheit über eine 

mindestens dreimonatige Verminderung der glomerulären Filtrationsrate unter 

60 ml/min/1,73 m² definiert ist, wurde der GFR-Wert < 60 ml/min/1,73 m² als diagnostischen 

Marker einer vorliegenden chronischen Nierenerkrankung genutzt [205, 

376, 402]. 

Angesichts aktueller Hinweise auf eine mögliche gemeinsame pathogenetische 

Grundlage und wechselseitige Beeinflussung von COPD, kardiovaskulären Erkrankungen 

und Insulinresistenz über ein chronisches systemisches Inflammationssyndrom 

dokumentierten wir zusätzlich bestimmte Harnsäurekonzentrationen und 

den Cholesterin/HDL-Cholesterin-Quotienten im Serum als Indikatoren eines metabolischen 

Syndroms mit erhöhtem kardiovaskulären Risiko [121, 137, 141]. 

Die Harnsäure als Endprodukt des Purinstoffwechsels wurde bei 59 Patienten im 

Serum bestimmt. Eine Hyperurikämie gilt als eigenständiger kardiovaskulärer Risikofaktor 

und Bestandteil des metabolischen Syndroms [375]. Daneben ist die Harnsäurekonzentration 

im Serum aber auch ein Surrogatmarker zur Bewertung der 

Schwere einer kardiopulmonalen Limitierung, z. B. bei Patienten mit pulmonaler 

Hypertonie [118, 423]. 

Als weiteren atherogenen Risikofaktor übernahmen wir den sogenannten Cholesterinquotienten, 

bei dem das ermittelte Gesamtcholesterin in Bezug zum protektiv wirkenden 

HDL-Anteil gesetzt wird. Werte über 5 zeigen eine erhöhte Gefährdung hinsichtlich 

arteriosklerotischer Folgeerkrankungen an. Dieser Quotient wurde allerdings 

nur bei 27 unserer 64 Patienten bestimmt. 

38

Die Bewertung aller ermittelten Laborparameter erfolgte auf der Grundlage alters-, 

geschlechts- und methodenspezifischer Referenzwerte unseres Partnerlabors (siehe 

Kapitel 3.3, Tabelle 21). 

2.4 Echokardiographie 

Bei allen 64 Patienten erfolgte eine komplette transthorakale Echokardiographie auf 

der Grundlage der aktuellen Empfehlungen der Deutschen Gesellschaft für Kardiologie 

[54]. 

Ziel der Untersuchung war einerseits die Beurteilung der globalen Herzfunktion sowie 

der Ausschluss struktureller Herzerkrankungen und relevanter Klappenvitien vor 

den geplanten kardiopulmonalen Belastungsuntersuchungen. Darüber hinaus konnten 

koinzidente kardiale Erkrankungen erfasst und/oder charakterisiert werden. 

Auf der anderen Seite sollte sie einer gezielten Rechtsherzbeurteilung zur Objektivierung 

einer Rechtsherzbelastung, einer rechtsventrikulären Funktionsstörung und/oder 

einer pulmonalen Hypertonie bei bestehender COPD dienen. Hierbei wurde besonderes 

Augenmerk auf entsprechende strukturelle Veränderungen wie Hypertrophie und 

Dilatation des rechten Ventrikels, Dilatation des rechten Vorhofs, Abflachung des 

Interventrikularseptums und Weite und Atemvariabilität der V. cava inferior gelegt. 

Darüber hinaus kam der Beurteilung der globalen rechtsventrikulären Pumpfunktion 

und der Abschätzung des systolischen Pulmonalarteriendruckes besondere Bedeutung 

zu. 

Alle Untersuchungen führte der Autor mit dem Ultraschallgerät HD7 der Firma Philips 

(Philips and Neusoft Medical Systems Co. Ltd., Shenyang, China) mit dem Sektor-Array-Schallkopf 

S4-2 (Modell 989605344981) in Links- bzw. schräger Linksseitenlage 

des Patienten unter simultaner EKG-Registrierung durch. Zur Vermeidung 

forcierter Atemexkursionen wurden die Patienten mit leicht erhöhtem Oberkörper 

gelagert [442]. 

Mittels standardisiertem Untersuchungsprotokoll wurde die Größe aller Herzhöhlen, 

die Wanddicke des linken und rechten Ventrikels, die globale und regionale linksund 

rechtsventrikuläre Pumpfunktion, die diastolische linksventrikuläre Relaxation, 

die Morphologie und Funktion aller Herzklappen, die Weite und Morphologie der 

39

einsehbaren Abschnitte der Aorta thoracica ascendens sowie die Morphologie des 

Perikards erfasst. 

Neben der digitalen Archivierung der einzelnen Standardebenen und Messpositionen 

sowie pathologischer Befunde auf unserem praxiseigenen DICOM PACS-Server 

wurden sämtliche erhobene Messwerte, eine verbale Beschreibung der einzelnen 

Parameter sowie eine zusammenfassende Beurteilung der Untersuchungsbefunde für 

jeden Patienten dokumentiert. 

In die statistische Auswertung gingen die ermittelte linksventrikuläre Auswurf- oder 

Ejektionsfraktion (EF), der Nachweis oder Ausschluss einer linksventrikulären diastolischen 

Funktionsstörung, die Beurteilung der rechtsventrikulären Pumpfunktion 

über die Messung der TAPSE (tricuspid annular plane systolic excursion) sowie bei 

Nachweis einer Trikuspidalklappeninsuffizienz deren maximale Rückflussgeschwindigkeit 

ein. Dazu wurden diese quantitativen und qualitativen Parameter in einer Datenbank 

(Microsoft Excel-Tabelle „Patienten“) gespeichert. 

Die linksventrikuläre Auswurf- oder Ejektionsfraktion (EF) beschreibt das Verhältnis 

von ausgeworfenem Schlagvolumen zum enddiastolischen Gesamtblutvolumen des 

linken Ventrikels. Sie errechnet sich aus der Differenz von enddiastolischem und 

endsystolischem linksventrikulären Volumen dividiert durch das enddiastolische 

linksventrikuläre Volumen [45]. 

Die Volumenbestimmungen erfolgten mittels biplaner Scheibchen-Summations- 

Methode (Method of Discs; MOD) im apikalen Vier- und Zweikammerblick. Über 

eine rechnergestützte Zerlegung der Flächenkonturen beider rechtwinklig zueinander 

stehender Ebenen in jeweils 20 Scheibchensegmente wird damit der unregelmäßigen 

Form des linken Ventrikels Rechnung getragen [45]. Alle Scheibchen werden hierbei 

als flacher Zylinder mit elliptischem Querschnitt definiert [45]. Dazu wurde das 2D- 

Berechnungsprogramm „MOD-bp“ genutzt, welches nach manueller Kennzeichnung 

der diastolischen und systolischen endokardialen Ventikelkonturen im apikalen 

Zwei- und im apikalen Vierkammerblick automatisch die Unterteilung in jeweils 

20 parallele Scheibchen gleicher Dicke und daraus die Berechnung der enddiastolischen 

und endsystolischen linksventrikulären Volumina und der Ejektionsfraktion 

vornahm. 

40

Die Bewertung der linksventrikulären Pumpfunktion erfolgte entsprechend den Empfehlungen 

der Amerikanischen und Europäischen Gesellschaft für Echokardiographie. 

Eine Ejektionsfraktion ≥ 55 % gilt hiernach als normal. EF-Werte zwischen 

45 % und 54 % zeigen eine leichtgradig, von 30 % bis 44 % eine mittelgradig und 

< 30 % eine hochgradig eingeschränkte linksventrikuläre Pumpfunktion an [222]. 

Im Weiteren wurde bei allen Patienten eine Beurteilung der diastolischen linksventrikulären 

Relaxation über die Analyse des transmitralen Einstromprofils mittels 

PW-Doppler (E/A-Verhältnis), die dopplerechokardiographische Bestimmung der 

Dezelerationsdauer des frühdiastolischen mitralen Durchflusses (MV-DT) und die 

Messung des Slopes der frühen diastolischen Einflussgeschwindigkeit mittels Farb- 

M-Mode-Technik (flow propagation velocity, Vp) im apikalen Vierkammerblick 

vorgenommen. 

Das mit PW-Doppler abgeleitete transmitrale Flussmuster repräsentiert bei bestehendem 

Sinusrhythmus die frühdiastolische passive (E-Welle) und die spätdiastolische 

aktive Ventrikelfüllung zum Zeitpunkt der Vorhofkontraktion (A-Welle) [175]. Mit 

Hilfe des Mess- und Berechnungsprogramms „MV E/A“ wurden die maximalen Geschwindigkeiten 

beider Wellen ermittelt, woraus automatisch der E/A-Quotient berechnet 

wurde. Dieser zeigt das Verhältnis von passiver und aktiver Kammerfüllung 

als einen wesentlichen Aspekt der diastolischen linksventrikulären Relaxation an. 

Die Dezelerationsdauer des frühdiastolischen Mitralklappendurchflusses wurde als 

weiterer Parameter der diastolischen LV-Funktion bestimmt. Ihre Messung erfolgte 

mit dem Programm „MV DecZeit“ durch Anlegen einer Tangente vom Punkt der 

maximalen Geschwindigkeit der E-Welle an ihren absteigenden Schenkel. 

Zur Erfassung einer Pseudonormalisierung der E/A-Ratio wurde zusätzlich der Slope 

der frühdiastolischen Einflussgeschwindigkeit (mitral flow propagation velocity) via 

Farb-M-Mode-Dopplerechokardiographie im Vierkammerblick ermittelt. Da der 

Farbdoppler sämtliche Flussgeschwindigkeiten im Bereich seines Sektors abbildet, 

kann mit dem Farb-M-Mode diejenige bestimmt werden, mit der das Blut in der frühen 

Diastole (E-Welle) in den linken Ventrikel strömt [125, 158]. Hierzu wurde der 

Farb-M-Mode entlang des transmitralen Flusses gelegt und die Steigung (Slope) der 

Farbmustergrenze in Richtung Apex bestimmt. 

Auf der Basis dieser Echoparameter und einem Algorithmus von Moller et al. (2006) 

erfolgte die Schweregradeinteilung einer nachgewiesenen diastolischen Dysfunktion 

41

entsprechend den Kriterien der American Society of Echocardiography (siehe Tabelle 

1) [175, 265]. 

Da zum Zeitpunkt der Untersuchungen in unserer Praxis noch kein Gewebedoppler 

zur Verfügung stand, konnte eine Beurteilung der diastolischen linksventrikulären 

Funktion über das E/E´-Verhältnis nach Bursi et al. (2006) nicht realisiert werden 

[59]. 

Tabelle 1: Echoparameter der diastolischen Dysfunktion nach Moller et al. [265] 

Echoparameter Normalbefund Grad 1 Grad 2 Grad 3 

MV-E/A 0,75 - 1,5 < 0,75 0,75 - 1,5 > 1,5 

MV-DT (ms) 140 - 240 > 240 140 – 240 < 140 

Vp (cm/s) > 45 < 45 < 45 < 45 

Die quantitative Beurteilung der rechtsventrikulären Pumpfunktion wurde über die 

Bestimmung der TAPSE (tricuspid annular plane systolic excursion) vorgenommen. 

Im Gegensatz zum linken Ventrikel sind die Muskelfasern im rechten vorwiegend in 

Längsrichtung angeordnet, woraus eine „blasebalgähnliche systolische Kompression 

des rechten Ventrikels“ mit baso-apikaler Bewegung des Trikuspidalklappenringes 

resultiert [442]. Das Ausmaß dieser Bewegung (TAPSE) repräsentiert die rechtsventrikuläre 

longitudinale Funktion, die gut mit der globalen systolischen rechtsventrikulären 

Funktion korreliert [338]. Die Bestimmung der TAPSE erfolgte mittels 

M-Mode-Messung über dem lateralen Abschnitt des Trikuspidalklappenringes im 

apikalen Vierkammerblick. Entsprechend den Empfehlungen der Amerikanischen 

Gesellschaft für Echokardiographie wurde ein TAPSE-Wert < 17 mm als pathologisch 

gewertet [338, 385]. Zur Beschreibung des Schweregrades einer eingeschränkten 

systolischen rechtsventrikulären Funktion wurde eine von Hamer und Pieper 

(2009) veröffentlichte Graduierung genutzt, in der TAPSE-Erniedrigungen bis 13 

mm als geringgradig, zwischen 10 mm und 12 mm als mittelgradig und 

< 10 mm als hochgradig verändert eingeschätzt werden [167]. 

Bei Vorliegen einer Trikuspidalklappeninsuffizienz wurde nach achsengerechter Anlotung 

der Regurgitationswolke im Vierkammerblick und der parastenal kurzen 

Achse mit dem CW-Doppler deren maximale systolische Rückflussgeschwindigkeit 

gemessen. Diese ist abhängig vom Druck im rechten Vorhof, im rechten Ventrikel 

und in der Pulmonalarterie [266]. 

42

Mittels der vereinfachten Bernoulli-Gleichung konnte über die ermittelte Vmax der 

Trikuspidalklappenregurgitation der Druckgradient zwischen rechtem Ventrikel und 

rechtem Vorhof bestimmt werden: RVPsys = 4 x Vmax 2 [53, 338, 442]. Durch Addition 

mit dem geschätzten rechtsatrialen Druck (RAP) ergibt sich daraus der systolische 

rechtsventrikuläre Druck, der bei Ausschluss einer Pulmonalstenose bzw. einer 

Obstruktion des rechtsventrikulären Ausflusstraktes dem systolischen Pulmonalarteriendruck 

(PAPs) entspricht: PAPs = 4 x Vmax 2 + RAP [53, 336, 338, 442]. 

Zur Abschätzung des rechtsatrialen Druckes, der etwa dem zentralen Venendruck 

entspricht, diente die sonographisch ermittelte endexspiratorische Weite der V. cava 

inferior und deren Atemvariabilität im Bereich des Leberunterrandes in Rückenlage 

des Patienten auf der Basis der aktuellen Empfehlungen der Amerikanischen Gesellschaft 

für Echokardiographie (siehe Tabelle 2) [299, 338]. 

Tabelle 2: Abschätzung des RAP über Weite und Atemvariabilität der V. cava inferior nach 

Rudski et al. 2010 [338] 

Weite der V. cava inferior Atemvariabilität RAP 

≤ 21 mm > 50 % 0 - 5 mmHg 

≤ 21 mm < 50 % 5 - 10 mmHg 

> 21 mm > 50 % 5 - 10 mmHg 

> 21 mm < 50 % ≥ 15 mmHg 

Somit war bei allen Patienten mit Trikuspidalklappeninsuffizienz die Erfassung und 

Quantifizierung einer pulmonalvaskulären Drucksteigerung möglich, welche nach 

echokardiographischen Kriterien ab einem systolischen Pulmonalarteriendruck von 

35 mmHg bzw. einer maximalen Geschwindigkeit des Trikuspidalklappeninsuffizienzjets 

über 2,8 m/s besteht [21, 33]. Zur Einschätzung des Schweregrades 

eines erhöhten PAPs nutzten wir eine modifizierte Einteilung von Rosenkranz (siehe 

Tabelle 3) [336, 442]. 

Tabelle 3: Schweregradeinteilung einer PAPs-Erhöhung (mod. nach Rosenkranz) [336, 442] 

Schweregrad der PAPs-Erhöhung 

Leicht 

Mittel 

Schwer 

Sehr schwer 

Echoparameter 

PAPs 35 – 50 mmHg 

PAPs > 50 mmHg, normale RV-Funktion 

PAPs > 50 mmHg, mäßig eingeschränkte RV-Funktion 

PAPs > 50 mmHg, hochgradig eingeschränkte RV-Funktion 

Die Beurteilung der rechtsventrikulären Morphologie erfolgte jeweils in der parasternal 

langen und kurzen Achse, der linksparasternalen langen Achse des rechten 

43

Herzens („Zweikammerblick des rechten Herzens“) durch Kippung des Schallkopfes 

aus der standardisierten parasternalen langen Achse nach links und im apikalen Vierund 

Fünfkammerblick. In Einzelfällen, insbesondere bei ausgeprägter Lungenüberblähung, 

wurde zusätzlich die subkostale Schnittebene in Rückenlage des Patienten 

mit angewinkelten Beinen genutzt. Ziel war es, mit der Anlotung aller verfügbaren 

Bildebenen einen umfassenden dreidimensionalen Eindruck der sehr komplexen 

Geometrie des rechten Ventrikels zu gewinnen. 

Die Quantifizierung der rechtsventrikulären Größen- und Wandverhältnisse umfasste 

die M-Mode-Messung der enddiastolischen rechtsventrikulären (freien) Wanddicke 

(RVAWd) in der parasternal langen Achse oder im subcostalen Vierkammerblick 

sowie die Messung des basalen RV-Diameters im Vierkammerblick (RVD 1) und 

des proximalen RVOT-Diameters (RVOT 1) in der parasternal kurzen Achse (oberhalb 

der Aortenklappe) entsprechend den von der Amerikanischen und Europäischen 

Gesellschaft für Echokardiographie angegebenen Messpositionen und Normwertvorgaben 

(siehe Tabelle 4) [222]. Alle pathologischen Messergebnisse wurden dokumentiert. 

Tabelle 4: Referenzwerte für Größen- und Wandmaße des rechten Ventrikels 

entsprechend den Empfehlungen der Amerikanischen und Europäischen Gesellschaft 

für Echokardiographie [222] 

Normwerte gering verändert 

mittelgradig hochgradig 

verändert verändert 

Freie RV-Wand (mm) < 5 5 – 7 8 – 10 > 10 

Basaler RV-Diameter (mm) 20 – 28 29 – 33 34 – 38 > 39 

RVOT 1-Diameter (mm) 25 – 29 30 – 32 33 – 35 > 36 

2.5 Kardiopulmonale Belastungsuntersuchungen 

2.5.1 6-Minuten-Gehtest 

Beim 6-Minuten-Gehtest handelt sich um einen vom Patienten selbst gesteuerten 

submaximalen Belastungstest, der die globale Leistungsfähigkeit und die dieser 

zugrunde liegenden pulmonalen, kardiozirkulatorischen und muskulären Komponenten 

widerspiegelt [10, 69, 89]. Die 6-Minuten-Gehstrecke stellt einen gesicherten 

Prognosemarker für COPD-Patienten dar [68, 74, 89, 323]. 

44

Die Durchführung des 6-Minuten-Gehtests erfolgte auf der Basis der 2002 publizierten 

Empfehlungen der American Thoracic Society [10]. 

Er wurde im Hof unserer Praxis durchgeführt, da innerhalb des Gebäudes keine entsprechend 

langen Flure vorhanden sind. Die abgesteckte Laufstrecke war 25 m lang 

und verlief ebenerdig auf einem gepflasterten Gehweg. Dieser wird nur selten durch 

Patienten und Personal unserer Praxis genutzt, so dass immer ein ungehindertes Gehen 

des Patienten und eine übersichtliche Erfassung der Gehstrecke möglich waren. 

Die Gesamtstrecke wurde in zehn Abschnitte von je 2,5 m Länge unterteilt und markiert, 

um möglichst exakte Messwerte zu erhalten. Die Durchführung des Testes erfolgte 

nur bei angemessenen Witterungsbedingungen (kein Regen oder Schneefall, 

keine extreme Hitze oder Kälte) und trockenem (rutschsicherem) Pflaster. 

Die Patienten wurden nach einer vorausgehenden, etwa 10minütigen Ruhephase aufgefordert, 

soviel Wegstrecke wie möglich im Zeitraum von genau 6 Minuten zurückzulegen. 

Pausen waren erlaubt. Der Patient sollte aber weitergehen, sobald er sich 

wieder dazu in der Lage fühlte. Die Untersuchung erfolgte durch speziell geschulte 

Mitarbeiterinnen unserer Praxis, die sich neben der klinischen Überwachung des Patienten 

und der exakten Erfassung der Gehdistanz auch um eine adäquate Motivation 

bemühten. Diese ist von großer Bedeutung, da mit verbaler Aufmunterung die Gehstrecke 

im Mittel um 10 % gesteigert werden kann [165]. Deshalb erfolgte etwa alle 

30 Sekunden neben der Mitteilung der verbleibenden Testzeit auch eine zum Ansporn 

des Patienten. 

Als Gegenanzeigen zur Durchführung des 6-Minuten-Gehtests galten die in den 

ATS-Guidelines 2002 angegebenen absoluten (akuter Myokardinfarkt und instabile 

Angina pectoris im letzten Monat) und relativen Kontraindikationen (Ruheherzfrequenz 

> 120/min, systolischer Blutdruck > 180 mmHg, diastolischer Blutdruck > 100 

mmHg) [10]. Darüber hinaus fanden die in den Leitlinien der Deutschen Gesellschaft 

für Kardiologie für die Ergometrie publizierten erweiterten Ausschlusskriterien Anwendung 

(siehe Anlage 2), um die Patienten bei fehlendem Monitoring während des 

Belastungstests nicht zu gefährden [349, 390]. 

Patienten mit einer manifesten ventilatorischen Insuffizienz waren per se nicht in 

unser Untersuchungskollektiv eingeschlossen worden (siehe Kapitel 2.1). 

45

Als Abbruchkriterien des 6-Minuten-Gehtests galten [10]: 

- Angina pectoris 

- schwere Atemnot 

- Schwindel 

- unsicherer Gang. 

Als Richtwerte für die 6-Minuten-Gehdistanz (6 MWD) wurden die Regressionsgleichungen 

nach Enright und Sherrill (1998) verwendet [116]: 

- 6 MWD (Männer) = (7,57 x Größe cm ) – (5,02 x Alter) – (1,76 x Gewicht kg ) 

– 309 m 

- 6 MWD (Frauen) = (2,11 x Größe cm ) – (2,29 x Gewicht kg ) – (5,78 x Alter) 

+ 667 m. 

Der untere Normbereich reicht bei Männern bis 153 m und bei Frauen bis 139 m 

unter die so berechneten Mittelwerte [116]. 

Casanova et al. (2008) ermittelten bei COPD-Patienten im GOLD-Stadium III und 

IV eine 6-Minuten-Distanz von ≤ 361 m als prädiktiven Wert für eine statistisch signifikante 

Mortalitätssteigerung [68]. Eine ebenfalls 2008 veröffentlichte prospektive 

Studie von Cote et al. zeigte, dass Gehstrecken unter 350 m mit einer erhöhten Mortalität 

verbunden sind [89]. Die 350-m-Distanz ist auch dem BODE-Index und dem 

aktualisierten BODE-Index als Schwellenwert zugrunde gelegt, so dass wir diese zur 

Evaluation prognostisch relevanter Einschränkungen der Leistungsfähigkeit unserer 

Untersuchten übernahmen [74, 323]. 

2.5.2 Spiroergometrie 

Die Spiroergometrie ist eine sehr komplexe kardiopulmonale Belastungsuntersuchung, 

bei der eine Ergometrie mit einer kontinuierlichen (breath-by-breath) Atemfluss- 

und Atemgasanalyse kombiniert wird. Mit ergänzenden seriellen arteriellen 

Blutgasuntersuchungen können im Ergebnis der Verknüpfung und integrativen Beurteilung 

aller Messparameter Aussagen zur maximalen globalen Leistungsfähigkeit 

46

getroffen und differenzierte Analysen von Ventilation, Gasaustausch, Zirkulation 

und Muskelstoffwechsel unter Belastung vorgenommen werden. 

Die Untersuchung wurde als Fahrradergometrie in sitzender Position mit der Ergo- 

Spirometrie-Einheit „AT-104“ (Schiller AG, Baar, Schweiz) und dem Ganshorn PowerCube 

(Firma Ganshorn Medizin Electronic GmbH, Niederlauer, Deutschland), 

einem computergestützten System zur breath-by-breath-Messung und -Analyse von 

Gasaustausch und Ventilation, durchgeführt. 

Auf der Grundlage der aktuellen Leitlinien der American Heart Association (2010) 

und den Empfehlungen des Geräteherstellers erfolgten werktägliche Systemkalibrierungen 

durch geschultes Personal vor der ersten Untersuchung des Tages sowie nach 

jeder größeren Temperatur- oder Druckveränderung [22, 143]. Diese umfassten jeweils 

Volumen- und Gaskalibrierungen und wurden entsprechend den Arbeitsanweisungen 

in Kapitel 5 der „Gebrauchsanweisung für Schiller Ergo-Spirometrie-Geräte 

mit Ganshorn PowerCube Gasanalysator“ umgesetzt [143]. Vor jeder Volumen- und 

Gaskalibrierung erfolgte eine Kontrolle der Umgebungsbedingungen, die zum Teil 

vom System direkt gemessen (Umgebungstemperatur und relativer Luftdruck) und 

zum Teil manuell erfasst wurden (relative Luftfeuchtigkeit, Ortshöhe). Unter Nutzung 

dieser Parameter erfolgte die automatische Bestimmung der Korrekturfaktoren 

STPD (Standard Temperature Pressure Dry) und BTPS (Body Temperature Pressure 

Saturated) für die Volumenberechnungen. 

Als Ausschlusskriterien für die spiroergometrische Untersuchung galten sämtliche 

für die Ergometrie gültigen absoluten und relativen Kontraindikationen (siehe Anlage 

2) [349, 390]. 

Die Untersuchung erfolgte bei allen Patienten nach einem standardisierten Schema: 

Zuerst wurde ein Ruhe-12-Kanal-EKG abgeleitet, eine Blutdruckmessung und eine 

kapilläre Blutgasanalyse vorgenommen, um Kontraindikationen auszuschließen und 

Basiswerte zu ermitteln. 

Nach einem ausführlichem Vorbereitungsgespräch über den Testablauf und Erläuterung 

der Borg-Skala wurde zunächst mittels Pneumotachographen des PowerCube- 

Systems eine Ruhespirometrie zur Aufzeichnung der im Weiteren als Referenz- 

Fluss-Volumen-Kurve genutzten maximalen Strömungskurve und Bestimmung des 

47

Atemgrenzwertes (MVV) durchgeführt. Dies geschah mit den gleichen Atemmanövern 

wie unter 2.2.1 beschrieben. Auch hier wurde die beste von drei Messungen zur 

weiteren Verwendung ausgewählt. Darüber hinaus wurde ein sogenanntes „IC- 

Manöver“ zur Bestimmung des endexspiratorischen Lungenvolumens und der 

Atemmittellage des Patienten durchgeführt (Beschreibung siehe unten). 

Danach erfolgte das Anlegen der Atemmaske mit sorgfältiger Prüfung auf Dichtheit. 

Ein 12-Kanal-EKG wurde während der gesamten Untersuchung fortlaufend registriert 

und auf einem Monitor angezeigt sowie nach jeder Minute Belastungszeit automatisch 

zur Dokumentation ausgedruckt. 

Für alle Patienten wurde das gleiche spiroergometrische Untersuchungsprotokoll 

entsprechend den Empfehlungen der American Thoracic Society und des American 

College of Chest Physicians (2003) sowie der aktuellen Spiroergometrie-Leitlinien 

der American Heart Association (2010) verwendet [20, 22]: Nach einer Ruhephase 

von zwei Minuten, bei der der Patient ruhig auf dem Ergometer sitzt, sich an das System 

adaptiert und die automatische Synchronisation des gemessenen O 2 - und CO 2 - 

Flussvolumens (über 40 Sekunden) läuft, folgte eine ein- bis dreiminütige Aufwärmphase 

mit Treten im Leerlauf und danach der Beginn der Belastungsphase. 

Als Basisbelastung wurden immer 20 Watt gewählt. Auf der Grundlage eines modifizierten 

Protokolls von Jones et al. (1985) erfolgte eine kontinuierliche Laststeigerung 

um jeweils 16 Watt pro Minute bis zur symptomlimitierten Ausbelastung des 

Patienten (sehr stark empfundene Dyspnoe und/oder Erschöpfung) und somit der 

Ausschöpfung seiner maximalen Leistungsreserve, sofern dem keine objektiven 

Gründe zum vorzeitigen Belastungsabbruch (siehe unten) entgegenstanden [197]. 

Zur Quantifizierung des subjektiven Belastungsempfindens wurde die CR-10-Skala 

nach Borg genutzt, wobei angegebene Werte ≥ 8 („sehr stark“) als Indiz für eine 

Ausbelastung gewertet wurden [46]. 

Als Ausbelastungskriterien galten weiterhin ein RER-Wert > 1,1, eine erschöpfte 

Atemreserve (BR < 20 %), eine Atemfrequenz > 50/min, ein CO 2 -Atemäquivalent 

> 38, eine erschöpfte Herzfrequenzreserve (HR max – HR ist < 10 bpm), ein Sauerstoffpuls- 

sowie ein Sauerstoffaufnahmeplateau [20, 217]. 

48

Objektive absolute Abbruchkriterien waren neben einem Abfall der Sauerstoffaufnahme 

(V̇ O 2 ) die bei der Ergometrie etablierten Kriterien [390]: 

- ST-Strecken-Hebung > 1 mm 

- ST-Strecken-Senkung > 3 mm 

- Angina pectoris 

- anhaltende ventrikuläre Tachykardie 

- Blutdruckabfall > 10 mmHg mit Zeichen einer myokardialen Ischämie (ST- 

Strecken-Senkung, ST-Strecken-Hebung, Angina pectoris) 

- klinische Zeichen einer Minderperfusion (Zyanose) 

- technische Probleme (defekte EKG-Registrierung, Monitorausfall). 

Als relative Abbruchkriterien wurden ebenfalls die von der Deutschen Gesellschaft 

für Kardiologie veröffentlichten Konditionen berücksichtigt [390]: 

- hypertensive Fehlregulation (RR syst 230 – 260 mmHg, RR diast ≥ 110 mmHg) 

- Blutdruckabfall > 10 mmHg ohne Zeichen einer myokardialen Ischämie 

- polymorphe ventrikuläre Extrasystolen, Paare, Salven 

- supraventrikuläre Tachykardien 

- Bradyarrhythmien 

- Auftreten von Leitungsstörungen (höhergradiger AV-Block, Schenkelblock). 

Während der gesamten Untersuchungsphase wurden alle Atemzüge fortlaufend analysiert 

und die ermittelten Messparameter in jedem 10-Sekunden-Intervall zu einem 

Wert gemittelt und nummerisch registriert. Die graphische Darstellung (9-Felder- 

Grafik nach Wasserman) erfolgte mit einer 30-Sekunden-Mittelung. Im Einzelnen 

wurden folgende Parameter erfasst: 

49

- Last [W] tatsächliche Last (Fahrrad) 

- V̇ O 2 [L/min] Sauerstoffaufnahme in einem Zeitraum von 

einer Minute 

- V̇ CO 2 [L/min] Kohlendioxidabgabe in einem Zeitraum von einer 

Minute 

- HF [1/min] Herzfrequenz 

- V̇ E [L/min] Atemminutenvolumen; gesamtes Volumen an 

Atemluft, welches im Zeitraum von einer Minute einbzw. 

ausgeatmet wurde 

- AF [1/min] Atemfrequenz 

- Vt [L] Atemzugvolumen 

- P ET O 2 [mmHg] endexspiratorischer Partialdruck für O 2 

- P ET CO 2 [mmHg] endexspiratorischer Partialdruck für CO 2 . 

Auf der Grundlage dieser Messwerte wurden automatisch folgende Parameter berechnet, 

die für die gleichen Zeitintervalle gemittelt und dokumentiert wurden: 

- RER Gasaustauschquotient (Respiratory Exchange 

Ratio); Quotient aus Kohlendioxidabgabe (V̇ CO 2 ) 

und Sauerstoffaufnahme (V̇ O 2 ) zu einem beliebigen 

Zeitpunkt des Belastungstests 

- O 2 -Puls [ml/beat] Sauerstoffpuls (V˙ O 2 /HF); Quotient aus Sauerstoffaufnahme 

und Herzfrequenz zu einem beliebigen 

Zeitpunkt des Belastungstests 

- EQO 2 Atemäquivalent für O 2 (V˙ E/V˙ O 2 ); Quotient aus 

Atemminutenvolumen und Sauerstoffaufnahme zu 

einem beliebigen Zeitpunkt des Belastungstests 

50

- EQCO 2 Atemäquivalent für CO 2 (V˙ E/V˙ CO 2 ); Quotient aus 

Atemminutenvolumen und Kohlendioxidabgabe zu 

einem beliebigen Zeitpunkt des Belastungstests 

Als maximal erreichte Sauerstoffaufnahme (Spitzensauerstoffaufnahme, peak V˙ O 2 ) 

galt die am höchsten gemessene Sauerstoffaufnahme in den letzten 10 Sekunden vor 

Belastungsabbruch [211]. 

Ergänzend wurden arterielle Blutgasbestimmungen entsprechend der Methodenbeschreibung 

in 2.2.4 zur Objektivierung einer belastungsinduzierten arteriellen Hypoxämie 

und zur Effizienzbeurteilung von Sauerstoffaufnahme und Kohlendioxidabgabe 

durchgeführt. Die Blutentnahmen aus dem hyperämisierten Ohrläppchen erfolgten 

vor Beginn der Belastung (BGA 1-1) und während der Belastungsphase, wobei hier 

angestrebt wurde, diese etwa im Bereich der ventilatorischen anaeroben Schwelle 

(BGA 1-2) und im Bereich der Maximalbelastung (BGA 1-3) durchzuführen. An 

maximaler Last gelang dies bei Patienten mit stark eingeschränkter Leistungsfähigkeit 

und damit zum Teil deutlich verkürzter Belastungsdauer wegen des zeitlichen 

Aufwandes der kapillären Blutentnahme nicht immer, so dass bei einem Teil der Patienten 

nur die Blutgasanalyse in Ruhe (BGA 1-1) und im Bereich der anaeroben 

Schwelle (BGA 1-2) zur weiteren Auswertung zur Verfügung stand. Die abgenommenen 

Blutproben wurden umgehend mit unserem Gerät „Rapidlab“ (Siemens 

Healthcare GmbH) analysiert, um Messfehler durch Raumluftkontakt oder Stoffwechselvorgänge 

zu vermeiden. 

Die gemessenen arteriellen Partialdrücke für Sauerstoff (PaO 2 ) und Kohlendioxid 

(PaCO 2 ) wurden exakt zeitlich zugeordnet in Feld 9 der Wasserman-Graphik 

übernommen (siehe Abb. 3). 

Aus den automatisch gemessenen endexspiratorischen (alveolären) Sauerstoff- und 

Kohlendioxidpartialdrücken (P ET O 2 und P ET CO 2 ) und den zeitgleich ermittelten arteriellen 

Partialdrücken (PaO 2 und PaCO 2 ) konnte nunmehr die alveolo-arterielle 

Sauerstoff- (AaDO 2 ) und arterio-alveoläre Kohlendioxidpartialdruckdifferenz 

(aADCO 2 ) zum Zeitpunkt 1 (vor Belastung), zum Zeitpunkt 2 (im Bereich der ventilatorischen 

anaeroben Schwelle) und zum Zeitpunkt 3 (an maximaler Last) berechnet 

werden. Die AaDO 2 stellt dabei die Differenz aus endexspiratorischem (alveolärem) 

51

und arteriellem Sauerstoffpartialdruck und die aADCO 2 die Differenz aus arteriellem 

und endexspiratorischem Kohlendioxidpartialdruck zum angegebenen Zeitpunkt dar. 

Der AaDO 2 -Wert liefert somit Aussagen zur Effizienz der Sauerstoffaufnahme aus 

den Alveolen in die Lungenkapillaren und der aADCO 2 -Wert zur entgegengesetzt 

laufenden Kohlendioxid-Elimination [112]. 

Die Bestimmung der ventilatorischen anaeroben Schwelle, also dem Übergangsbereich 

von aeroben zu anaeroben Stoffwechsel unter Belastung, erfolgte nichtinvasiv 

unter Verwendung und integrativer Zusammenführung der sogenannten 

„V-Slope-Methode“ nach Beaver und Wasserman mit der Bestimmungsmethode 

über die ventilatorischen Äquivalente und der Bestimmungsmethode über die 

endexspiratorischen Partialdrücke [20, 22, 35]. Die Kombination aller drei Methoden 

führt zu einer Annäherung des indirekt ventilatorisch bestimmten aerob-anaeroben 

Übergangsbereiches an die über Laktat bestimmte tatsächliche anaerobe Schwelle 

[142]. 

Die V-Slope-Methode basiert darauf, dass bei aerober Energiegewinnung ein annähernd 

lineares Gleichgewicht zwischen Sauerstoffaufnahme und Kohlendioxidabgabe 

besteht, welches unter anaeroben Bedingungen durch vermehrte Kohlendioxidfreisetzung 

infolge Bikarbonatpufferung saurer Äquivalenzen (Laktat) aufgehoben 

wird [20, 35, 112]. Im Feld 5 der Wasserman-Grafik sind Kohlendioxidabgabe 

(y-Achse) und Sauerstoffaufnahme (x-Achse) als Volumina (V) gegeneinander aufgetragen. 

Die starke Zunahme der CO 2 -Abgabe im Bereich der anaeroben Schwelle 

bewirkt einen steileren Anstieg (Slope) der gemeinsamen Kurve beider Volumina. 

Der dadurch entstehende “Kurven-Knick“ repräsentiert die ventilatorische anaerobe 

Schwelle nach Beaver und Wasserman und kann durch Anlegen einer Tangente an 

den Anfangsteil der Volumenkurve detektiert werden [22, 35, 112, 217]. 

Dieser Bereich wurde im Rahmen der Ergebnisbearbeitung jeder Spiroergometrieaufnahme 

im Protokoll „9 Panel“ des LF8-Programmes unseres Schiller-Systems 

manuell markiert und gespeichert (siehe Abb. 1). 

52

Abb. 1: Bestimmung der ventilatorischen anaeroben Schwelle mittels „V-Slope-Methode“. 

Die manuell positionierte vertikale Messlinie (AT) schneidet die Volumenkurve im 

Bereich des „Kurven-Knicks“ (Erläuterungen siehe Text). VO 2 an AT 970 ml/min. 

ID 15650. 

Als weitere Methode zur Ermittlung der ventilatorischen anaeroben Schwelle erfolgte 

eine Beurteilung des Atemäquivalenzverlaufes für Sauerstoff (EQO 2 ) in der 

Wasserman-Grafik 6, da dieser sein Optimum etwa im Bereich der anaeroben 

Schwelle aufweist und danach unter anderem durch die erhöhte Ventilation abfällt 

[112]. Das Atemäquivalent für Kohlendioxid (EQCO 2 ) bleibt in diesem Bereich etwa 

konstant. Somit kann über die Erkennung des EQO 2 -Anstieges bei konstantem 

EQCO 2 in Panel 6 der Wasserman-Grafik parallel zur „V-Slope-Methode“ die ventilatorische 

anaerobe Schwelle erfasst werden (siehe Abb. 2) [22, 217]. 

Abb. 2: Bestimmung der ventilatorischen anaeroben Schwelle mittels „Atemäquivalent- 

Methode“ (gleicher Patient wie Abb. 1). Positionierung der vertikalen Messlinie (AT) in den 

Bereich des Übergangs vom EQO 2 -Optimum zum EQO 2 -Anstieg. EQCO 2 ist in diesem Bereich 

noch etwa konstant. Erläuterungen siehe Text. 

53

Bei der „end-tidal-Methode“ als dritter Möglichkeit der Detektion des aerobanaeroben 

Übergangsbereiches wird der endexspiratorische Sauerstoffpartialdruck 

(P ET O 2 ) in Panel 9 der Wasserman-Grafik genutzt [22, 112]. Dieser sinkt mit steigender 

Atemeffizienz bis zur anaeroben Schwelle ab, um dann bis zum Belastungsende 

anzusteigen [112]. Der Bereich, indem P ET O 2 bei noch konstantem 

P ET CO 2 wieder ansteigt, entspricht dem aerob-anaeroben Übergangsbereich (siehe 

Abb. 3) [22, 217]. 

Abb. 3: Bestimmung der anaeroben ventilatorischen Schwelle mittels „end-tidal-Methode“ 

(gleicher Patient wie Abb. 1 und 2). Positionierung der vertikalen Messlinie (AT) in den 

Bereich des Übergangs vom P ET O 2 -Minimum zum P ET O 2 -Anstieg bei konstantem P ET CO 2 . 

Erläuterungen siehe Text. Die erkennbaren Punkte entsprechen den manuell eingetragenen 

PaO 2 - und PaCO 2 -Werten in Ruhe, an VAT und kurz vor Belastungsabbruch. Systembedingte 

unterschiedliche Skalierungen für P ET CO 2 und PaCO 2 sind zu beachten. 

Da die ventilatorische anaerobe Schwelle nach Bestimmung über die V-Slope- 

Methode automatisch in allen Feldern der Wasserman-Grafik eingezeichnet wurde, 

konnte visuell entschieden werden, ob Atemäquivalenz- und endexspiratorischer 

Partialdruckverlauf für Sauerstoff damit konform gingen oder aber Feinabstimmungen 

mit manueller Anpassung in der LF8-Grafik erforderlich waren. Es wurde dabei 

eine höchstmögliche Übereinstimmung der VAT-Charakteristika aller drei Methoden 

angestrebt. 

Die Bestimmung der ventilatorischen anaeroben Schwelle wurde bei jedem Patienten 

in einem Zeitraum zwischen 4 und 12 Monaten nach der Erstbestimmung nochmals 

durchgeführt, um zu prüfen, ob und in welchem Maße intraindividuelle Abweichungen 

bei der interaktiven Festlegung des VAT-Bereiches auftreten. Beide 

Bestimmungen gingen über die ermittelten Sauerstoffaufnahmewerte am je- 

54

weils festgelegten VAT-Bereich (V˙ O 2 an AT und V˙ O 2 an AT 2nd look ) in unsere Untersuchungen 

ein, welche in der Microsoft Excel-Tabelle „VAT“ gespeichert wurden. 

Die Beurteilung der Atemmechanik erfolgte über die sogenannten „Intrabreath- 

Kurven“, also Aufzeichnungen der Fluss-Volumen-Kurven in Ruhe und unter Belastung 

separat der 9-Felder-Grafik. Der optimalen Erfassung der maximalen 

Strömungskurve in Ruhe wurde dabei besonderer Wert beigemessen, da diese als 

„Grenze des individuell Möglichen“ die Basis für die Bestimmung des Atemgrenzwertes 

(maximales voluntäres Atemvolumen, MVV) und der Beurteilung der Atemmechanik 

unter Belastung bildete [217]. Daneben wurde ein sogenanntes „IC- 

Manöver“ zur Bestimmung des endexspiratorischen Lungenvolumens (EELV) 

durchgeführt [217]. Dabei wird eine Atemzugkurve bei normaler Ruheatmung registriert 

und durch eine maximale Inspiration am Ende der normalen Ausatmung („IC- 

Manöver“) ergänzt. Da die inspiratorische Kapazität (IC) an der totalen Lungenkapazität 

(TLC) endet, können hiermit Atemzugkurve bei Ruheatmung und maximale 

Strömungskurve miteinander in Beziehung gesetzt, das endexspiratorische Lungenvolumen 

(EELV) und so die Atemmittellage in Ruhe bestimmt werden [217]. Die 

Mitschrift der Fluss-Volumen-Kurven während des Belastungstests erfolgte etwa im 

Bereich des aerob-anaeroben Übergangsbereiches und kurz vor Abbruch der Belastung. 

Dabei wurden automatisch die Werte für inspiratorische Kapazität (IC) und 

endexspiratorisches Lungenvolumen (EELV) bestimmt. 

Die Intrabreath-Strömungskurven dienten zur Beurteilung von Atemmechanik und 

Atemstrategie der COPD-Patienten, wobei exspiratorische und/oder inspiratorische 

Flusslimitierungen und vorzeitiges Ausschöpfen der inspiratorischen Volumenreserve 

erfasst und dokumentiert wurden. 

Von einer exspiratorischen Flusslimitierung war auszugehen, wenn mehr als die 

Hälfte des exspiratorischen Schenkels der Fluss-Volumen-Kurve unter Belastung mit 

der maximalen Strömungskurve in Ruhe (Hüllkurve) zur Deckung oder Überschneidung 

kam [20, 217]. 

Eine inspiratorische Flusslimitierung lag vor, wenn der inspiratorische Schenkel der 

Fluss-Volumen-Kurve unter Belastung die Hüllkurve erreichte oder überschritt [20]. 

55

Als Einschränkung der inspiratorischen Volumenreserve galt, wenn das endinspiratorische 

Lungenvolumen (EILV) mehr als 70 % der totalen Lungenkapazität (TLC) 

ausmachte [217]. Eine EILV/TLC-Ratio > 90 % wurde auf der Grundlage einer Arbeit 

von Guenette et al. (2012) als Marker einer atemmechanischen Limitierung und 

eine EILV/TLC-Ratio > 94 % entsprechend einer Publikation von O’Donnell et al. 

(2001) als Erschöpfung der inspiratorischen Volumenreserve deklariert [163, 287]. 

Als dynamische Überblähung ist der Anstieg des endexspiratorischen Volumens 

(EELV) mit konsekutiver Einschränkung der inspiratorischen Kapazität (IC) unter 

Belastung definiert [20, 22, 163]. 

Abb. 4: Intrabreath-Strömungskurven. Maximale Strömungskurve (grau) und Fluss- 

Volumen-Kurven bei 26 W Belastung (blau) und 132 W Belastung (rot). Nachweis einer 

exspiratorischen und inspiratorischen Flusslimitierung sowie einer erschöpften inspiratorischen 

Volumenreserve bei 132 W Belastung (Erläuterung siehe Text). ID 26767. 

56

Abb. 5: Intrabreath-Strömungskurven. Maximale Strömungskurve (grau) und Fluss- 

Volumen-Kurven bei 26 W Belastung (blau) und 71 W Belastung (rot). Nachweis einer 

exspiratorischen Flusslimitation bei 71 W Belastung. Nachweis einer dynamischen Lungenüberblähung 

mit Zunahme des endexspiratorischen Volumens unter Belastung. ID 12392. 

Im Ergebnis aller durchgeführten Untersuchungen und Berechnungen wurden folgende 

Parameter in einer weiteren Datenbank (Microsoft Excel-Tabelle „CPX“) abgelegt: 

- ID-Nummer, Geburtsdatum, Größe, Gewicht und BMI des Patienten 

- Untersuchungsdatum 

- Einsekundenkapazität (FEV 1 ) und inspiratorische Kapazität (IC) 

- Dauer der Belastungsphase und erreichte maximale Last 

- Gasaustauschquotient (RER) bei Belastungsabbruch 

- Atemminutenvolumen, Atemzugvolumen und Atemfrequenz an maximaler 

Last 

- Sauerstoffaufnahme in Ruhe (V˙ O 2 rest), an ventilatorischer anaerober 

Schwelle (V˙ O 2 an AT) und maximal erreichte Sauerstoffaufnahme (peak 

V˙ O 2 ) 

- Ruhe- und maximale Herzfrequenz 

57

- arterieller Blutdruck in Ruhe und an maximaler Last 

- Atemäquivalent für CO 2 in Ruhe und an ventilatorischer anaerober 

Schwelle 

- V˙ E/V˙ CO 2 -Slope 

- endexspiratorischer CO 2 -Partialdruck in Ruhe und an maximaler Last 

- endexspiratorischer O 2 -Partialdruck in Ruhe und an maximaler Last 

- pH-Wert, arterieller CO 2 -Partialdruck und arterieller O 2 -Partialdruck in 

Ruhe (1-1), im Bereich des aerob-anaeroben Überganges (1-2) und an 

maximaler Last (1-3) 

- AaDO 2 und aADCO 2 in Ruhe (1-1), im Bereich des aerob-anaeroben 

Überganges (1-2) und an maximaler Last (1-3) 

- endexspiratorisches Lungenvolumen (EELV) bei maximaler Belastung 

- Nachweis/Ausschluss einer exspiratorischen Flusslimitation 

- Nachweis/Ausschluss einer inspiratorischen Flusslimitation. 

Als Standard-Sollwerte wurden die im LF8-Programm zugrunde gelegten Sollwertformeln 

von Wasserman und Jones mit Berücksichtigung der Variablen Geschlecht, 

Alter, Körpergröße und Gewicht genutzt (siehe Anlage 3). 

2.6 Statistische Methoden 

Sämtliche für die Zielstellung unserer Untersuchung relevanten qualitativen und 

quantitativen Daten wurden in Form von Datenbanken (Microsoft Excel-Tabellen) 

erfasst. 

Angesichts der Vielzahl unterschiedlicher Parameter legten wir eine Datenbank für 

klinische und demographische Daten (Microsoft Excel-Arbeitsblatt „Patienten“), 

eine für die spirometrisch und bodyplethysmographisch ermittelten Lungenfunktionswerte 

(Microsoft Excel-Arbeitsblatt „Lungenfunktion“) und eine für die spiroergometrisch 

erhobenen Daten (Microsoft Excel-Arbeitsblatt „CPX“) an. 

58

In die Datenbank „Patienten“ wurden neben den demographischen und klinischen 

Patientendaten (einschließlich Raucheranamnese mit Packungsjahren, Charlson- 

Index, COPD-Schweregrad, 6-Minuten-Gehstrecke, BODE-Index, modifizierter 

BODE-Index nach Puhan et al., Exazerbationshäufigkeit der COPD, COPD- 

Therapie) auch alle erhobenen Laborwerte und ausgewählte Parameter der echokardiographischen 

Untersuchung (linksventrikuläre Ejektionsfraktion, Nachweis einer 

diastolischen linksventrikulären Dysfunktion, TAPSE, Maximalgeschwindigkeit der 

systolischen Regurgitation bei nachgewiesener Trikuspidalklappeninsuffizienz, Vorhandensein 

eines Sinusrhythmus) aufgenommen. 

Alle durch Messungen erhobenen kontinuierlichen (stetigen) Daten wurden als Mittelwert 

± Standardabweichung und Angabe von Minimum und Maximum dargestellt. 

Die erfassten nicht stetigen Daten wurden als absolute Häufigkeiten und in Prozent 

angegeben. 

Der Vergleich gepaarter Mittelwerte erfolgte a priori als statistische Hypothesentestung 

mittels parameterfreiem Wilcoxon-Test, wobei ein p-Wert < 0,05 als signifikant 

erachtet wurde [243, 426]. 

Für ausgewählte Parameter wurde eine grafische Darstellung der Datenverteilung 

mittels vertikaler Boxplots vorgenommen. Hierbei wurden jeweils der Median, oberes 

und unteres Quartil sowie beide Extremwerte als Kenndaten des entsprechenden 

Datensatzes wiedergegeben. Als sogenannte „Ausreißer“ wurden Werte angesehen, 

die über das 1,5fache des Interquartilsabstandes ermittelt worden waren. Sie wurden 

als Kreise außerhalb des Boxplots markiert. Bei fehlenden „Ausreißern“ im Datensatz 

entsprachen die dargestellten Extremwerte den tatsächlichen Minimal- und Maximalwerten, 

ansonsten denen, die noch in der Grenze des 1,5fachen Interquartilsabstandes 

lagen. 

Die Beziehungen zwischen maximal erreichter Sauerstoffaufnahme (peak V̇ O 2 ) bzw. 

Sauerstoffaufnahme an der anaeroben Schwelle (V̇ O 2 an AT) und der 6-Minuten- 

Gehdistanz wurden mit dem Rangkorrelationskoeffizient nach Spearmann untersucht 

[372]. 

Zur Beurteilung der intraindividuellen Reproduzierbarkeit der ventilatorischen anaeroben 

Schwelle erfolgten zwei unabhängige Bestimmungen der VAT in der origina- 

59

len Wasserman-Grafik (Panel 5, 6 und 9) der durchgeführten spiroergometrischen 

Untersuchung, wobei die Zweitmessung im Abstand von 4 bis 12 Monaten durchgeführt 

wurde. Die Übereinstimmung beider Werte wurde mit einem Bland-Altman- 

Diagramm dargestellt: Die Differenzen beider Messungen wurden hier in einem Kartesischen 

Koordinatensystem gegen den Mittelwert beider Messungen aufgetragen 

und die Übereinstimmungsgrenzen als Mittelwert aller Differenzen ± 1,96 x Standardabweichung 

markiert [41, 42]. 

Alle statistischen Analysen wurden mit freundlicher Unterstützung durch Frau Anne 

Obst, Klinik für Innere Medizin B der Universitätsmedizin der Ernst-Moritz-Arndt- 

Universität Greifswald, mit dem Programm SAS 9.1 (SAS Institute Inc., Cary, NC, 

USA) durchgeführt. Die Erstellung des Bland-Altman-Diagramms erfolgte mit Hilfe 

des Programms MEDCal. 

3. Ergebnisse 

3.1 Demographische und klinische Charakteristika des Untersuchungskollektivs 

Das Untersuchungskollektiv umfasste 64 klinisch stabile Patienten mit mittelgradiger, 

schwerer und sehr schwerer COPD entsprechend der GOLD-Klassifikation 

[325]. 

Ihr Durchschnittsalter betrug 64 ± 8,6 Jahre. Es wurden 55 Männer (85,9 %) und 

9 Frauen (14,1 %) rekrutiert, die alle eine Raucheranamnese von mindestens 20 Packungsjahren 

aufwiesen. Die mittlere Anzahl der Packungsjahre des Gesamtkollektivs 

wurde mit 42,1 ± 10,1 ermittelt. Zum Zeitpunkt der Untersuchungen waren 22 

aktive Raucher (34,3 %) zu verzeichnen. Die 42 Ex-Raucher (65,6 %) hatten vor 

durchschnittlich 7,9 ± 6,9 Jahren das Rauchen beendet. 

18 Patienten (28,1 %) waren dem GOLD-Schweregrad II, 30 Patienten (46,9 %) dem 

GOLD-Schweregrad III und 16 Patienten (25,0 %) dem GOLD-Schweregrad IV zuzuordnen. 

Somit wiesen nahezu drei Viertel der Untersuchten (71,8 %) eine schwere 

oder sehr schwere COPD mit postbronchodilatatorischer FEV 1 -Minderung auf weniger 

als 50 % des Sollwertes auf. 

60

Es handelte sich dabei ganz überwiegend um stabile Erkrankungen mit einer durchschnittlichen 

jährlichen Exazerbationshäufigkeit von 0,6 ± 1,0 in der GOLD III- und 

von 0,7 ± 1,1 in der GOLD IV-Gruppe. Bei allen Patienten mit mittelgradiger COPD 

(GOLD II) und insgesamt 43 aller Untersuchten (67,2 %) war es im Vorjahr der Erhebung 

zu keiner Exazerbation gekommen. Als Exazerbation wurden in Einklang mit 

den Leitlinien der Deutschen Atemwegsliga und der Deutschen Gesellschaft für 

Pneumologie und Beatmungsmedizin alle klinischen Verschlechterungen mit akuter 

Zunahme von Dyspnoe, Husten und/oder Sputum gewertet, die eine Änderung oder 

passagere Intensivierung der Therapie erforderlich machten [405]. Dabei gelten in 

dieser Richtlinie mehr als drei solcher Ereignisse pro Jahr als häufig [405]. Im untersuchten 

Kollektiv erfüllten nur 2 Patienten (3,1 %) dieses Kriterium mit jeweils 4 

Exazerbationen pro Jahr. In der aktuellen GOLD-Empfehlung wird ein prognostisch 

relevanter „frequent exacerbator“-Status bei ≥ 2 Exazerbationen pro Jahr definiert 

[149]. Diese Konstellation fand sich bei 10,9 % der Untersuchten. 

Tabelle 5: Demographische und klinische Charakteristika des Untersuchungskollektivs 

Charakteristika n Min. MW (± SD) Max. 

Alter 64 47,0 64,0 (± 8,6) 83,0 

Geschlecht weiblich 9 (14,1 %) 

Geschlecht männlich 55 (85,9 %) 

COPD-Schweregrad 64 

II (pbd FEV 1 50 – 80 % pred.) 18 (28,1 %) 

III (pbd FEV 1 33 – 49 % pred.) 30 (46,9 %) 

IV (pbd FEV 1 < 33 % oder < 50 % + resp. 16 (25,0 %) 

Insuffizienz) 

Exazerbationen im letzten Jahr 64 0 0,5 (± 0,9) 4 

Die Patienten mit schwerer und sehr schwerer COPD zeigten eine nahezu identische 

Altersverteilung mit einem Durchschnitt von 65,8 ± 7,8 Jahren (GOLD III) bzw. 65,1 

± 8,1 Jahren (GOLD IV). Die im Stadium GOLD II erkrankten Patienten waren im 

Schnitt 5 bis 6 Jahre jünger (59,9 ± 9,6 Jahre). 

Mehr als die Hälfte der Patienten (56,6 %) mit mittelschwerer COPD (GOLD II) 

rauchte aktuell, während in der Gruppe der schweren COPD (GOLD III) nur 16,7 % 

aktive Raucher auszumachen waren. Dagegen zeigte sich in der GOLD IV-Gruppe 

ein hoher Raucheranteil von 43,8 %. Die durchschnittliche Anzahl der Packungsjahre 

betrug bei den Untersuchten im Schweregrad II 44,6 ± 12,6, im Schweregrad III 

37,2 ± 7,5 und im Schweregrad IV 42,1 ± 7,0. 

61

Tabelle 6: Anamnestische Angaben zum Rauchverhalten der Untersuchten 

n Min. MW (± SD) Max. 

Kumulative Packungsjahre 64 25,0 42,1 (± 10,1) 60,0 

Raucher 22 (34,4 %) 

Ex-Raucher 42 (65,6 %) 

Rauchstopp seit Jahren 42 0,5 7,9 (± 6,9) 30,0 

Tabelle 7: Rauchverhalten in Beziehung zum COPD-Schweregrad 

COPD II 

(n = 18) 

COPD III 

(n = 30) 

COPD IV 

(n = 16) 

Kumulative Packungsjahre 44,6 (± 12,6)* 37,2 (± 7,5)* 42,1 (± 7,0)* 

Raucher n = 10 (55,6 %) n = 5 (16,7 %) N = 7 (43,8 %) 

Ex-Raucher n = 8 (44,4 %) n = 25 (83,3 %) N = 9 (56,2 %) 

Rauchstopp seit Jahren 8,0 (± 6,2)* 6,8 (± 6,4)* 11,0 (± 83,4)* 

*Mittelwert (± Standardabweichung) 

Die mit Hilfe des Charlson-Komorbiditätsindex erfassten prognoserelevanten Begleiterkrankungen 

wiesen im untersuchten Kollektiv folgende Charakteristika auf: 

Bei 43 Untersuchten (67 %) wurde ein Punktwert von 1 ermittelt, so dass also bei 

zwei Drittel der Patienten zum Untersuchungszeitpunkt außer der COPD keine weitere 

im Charlson-Score definierte Erkrankung (siehe Anlage 4) bekannt war [81]. 

Bei 21 Patienten (33 %) fanden sich neben der COPD ein oder mehrere koinzidente 

Erkrankungen unterschiedlicher prognostischer Gewichtung (Charlson- 

Komorbiditätsindex > 1), die sich wie folgt verteilten: Periphere arterielle Verschlusskrankheit 

in 9 Fällen (42,8 %), Diabetes mellitus Typ 2 mit und ohne Komplikationen 

in 8 Fällen (38 %), Bronchialkarzinom in 4 Fällen (19 %), koronare 

Herzerkrankung mit Zustand nach Myokardinfarkt in 2 Fällen (9,5 %), chronische 

Herzinsuffizienz in 2 Fällen (9,5 %), cerebrovaskuläre Erkrankung in einem Fall 

(4,7 %) und Leberzirrhose mit portaler Hypertension in einem Fall 

(4,7 %). 17 dieser 21 Patienten (81 %) wiesen kardiovaskuläre Erkrankungen 

und/oder einen Typ 2 Diabetes mellitus auf. 

Bezogen auf das Gesamtkollektiv von 64 Patienten ergab sich somit eine Prävalenz 

kardiovaskulärer Erkrankungen von 21,9 % (n = 11). Als zweithäufigste Komorbidität 

lag in 12,5 % (n = 8) ein manifester Diabetes mellitus vor, der in 4,6 % der Fälle 

(n = 3) mit spezifischen Folgekomplikationen assoziiert war, gefolgt vom Bronchialkarzinom 

mit einer Häufigkeit von 6,25 % (n = 4). 

62

Tabelle 8: Charlson-Komorbiditätsindex in Beziehung zum COPD-Schweregrad 

Charlson-Komorbiditätsindex COPD II 

(n = 18) 

COPD III 

(n = 30) 

COPD IV 

(n = 16) 

1 n = 14 (77,8 %) n = 20 (66,7 %) n = 9 (56,3 %) 

2 n = 3 (16,6 %) n = 5 (16,7 %) n = 3 (18,8 %) 

3 n = 1 ( 5,6 %) n = 3 (10,0 %) n = 3 (18,8 %) 

4 – n = 1 ( 3,3 %) n = 1 ( 6,3 %) 

5 – n = 1 ( 3,3 %) 

Tabelle 9: Komorbiditätsgrad nach Charlson et al. [81] 

Charlson-Komorbiditätsindex, 1 – 2 3 – 4 ≥ 5 

Punktwert (ohne Alter) 

Komorbiditätsgrad 2 3 4 

Leichte bis mäßige 

Erkrankung 

Mittelschwere bis 

schwere Erkrankung 

Sehr schwere 

Erkrankung 

Bei 54 Patienten (84 %) wurde ein Komorbiditätsgrad von 2 ermittelt (Score mit 1 

oder 2 Punkten). Dabei zeigte sich, dass der Anteil dieser Patienten mit prognostisch 

leicht- bis mäßiggradig eingestufter Komorbidität mit Zunahme des COPD- 

Schweregrades kontinuierlich um etwa 10 % pro GOLD-Stadium abnahm. Er betrug 

in der Gruppe mit mittelgradiger COPD 94,4 %, bei den Patienten mit schwerer 

COPD 83,3 % und denen mit sehr schwerer COPD nur noch 75 %. 

Dagegen nahm der Anteil der Patienten mit mittelschwerer bis schwerer Komorbidität 

(Score mit 3 oder 4 Punkten) in gleichem Verhältnis zu und betrug bei mittelschwerer 

COPD 5,6 %, bei schwerer COPD 13,3 % und bei sehr schwerer COPD 

bereits 25 %. 

Nur ein Patient war durch sehr schwere Begleiterkrankungen (Leberzirrhose mit portaler 

Hypertension, Diabetes mellitus Typ 2) und einem entsprechenden Score von 

5 Punkten charakterisiert. 

Der mit der Modified Medical Research Council (MMRC)-Skala ermittelte Dyspnoeschweregrad 

(siehe Tabelle 10) variierte zwischen 1 und 4, d. h., alle Untersuchten 

waren bezüglich der bestehenden COPD symptomatisch [238]. 17 Patienten (26,6 %) 

berichteten über Luftnoterscheinungen beim schnellen Laufen in der Ebene oder bei 

leichten Anstiegen (MMRC 1), 16 (25 %) über Luftnot bedingt langsameres Laufen 

gegenüber gleichaltrigen Personen oder erforderliche Gehpausen bei längeren Weg- 

63

strecken (MMRC 2), 24 Untersuchte (37,5 %) beklagten bereits bei Gehstrecken ab 

100 Metern oder wenigen Minuten einsetzende Luftnot (MMRC 3) und 7 

(10,9 %) Luftnot beim An- und Ausziehen oder Luftnot, die es nicht gestattet, die 

Wohnung zu verlassen (MMRC 4). 

Dabei korrelierten die Dyspnoeangaben mit dem Schweregrad der COPD: Im 

GOLD-Stadium II wurden ausschließlich leichtund mäßiggradige Luftnoterscheinungen 

angegeben, wobei die leichtgradigen klar dominierten (66,7 % MMRC 1; 

33,3 % MMRC 2). Bei den Patienten mit schwerer COPD (GOLD III) war dagegen 

bereits bei mehr als der Hälfte (56,7 %) eine schwere oder sehr schwere Luftnotsymptomatik 

zu verzeichnen (50 % MMRC 3; 6,7 % MMRC 4), welche bei den Patienten 

mit sehr schwerer COPD (GOLD IV) in 87,6 % der Fälle (56,3 % MMRC 3; 31,3 

% MMRC 4) bestand. 

Tabelle 10: Modified Medical Research Council Dyspnoeskala [238] 

Schweregrad 

MMRC-Dyspnoeskala 

0 Dyspnoe nur bei sehr starker Belastung 

1 Dyspnoe bei schnellem Laufen in der Ebene oder bei 

leichtem Anstieg 

2 Dyspnoe bedingt langsameres Laufen im Vergleich zu 

Personen gleichen Alters oder zwingt zum Pausieren 

beim Laufen in der Ebene 

3 Dyspnoe bereits ab einer Laufstrecke von 100 m oder 

wenigen Minuten 

4 Luftnot beim An- und Ausziehen oder Wohnung kann 

wegen der Dyspnoe nicht mehr verlassen werden 

Auffällig war das weite Spektrum der Dyspnoegrade bei den Untersuchten im 

GOLD-Stadium III, wo neben den schwer und sehr schwer symptomatischen Patienten 

immerhin 43,4 % nur leicht- oder mäßiggradige Dyspnoe (16,7 % MMRC 1; 

26,7 % MMRC 2) angaben. 

Tabelle 11: Schweregrad der Dyspnoe in Beziehung zum COPD-Schweregrad 

MMRC-Dyspnoeskala COPD II 

(n = 18) 

COPD III 

(n = 30) 

COPD IV 

(n = 16) 

1 n = 12 (66,7 %) n = 5 (16,7 %) – 

2 n = 6 (33,3 %) n = 8 (26,7 %) N = 2 (12,5 %) 

3 – n = 15 (50,0 %) N = 9 (56,3 %) 

4 – n = 2 ( 6,7 %) N = 5 (31,3 %) 

Bei allen Patienten war zum Zeitpunkt des Einschlusses in die Untersuchungen die 

Diagnose COPD bereits bekannt. Bezüglich laufender Therapiemaßnahmen ergab 

sich folgende Situation: 61 Patienten (95,3 %) inhalierten regelmäßig ein lang wirk- 

64

sames Anticholinergikum (LAMA), 60 Patienten (93,8 %) ein lang wirksames β 2 - 

Sympathomimetikum (LABA), 42 (65,6 %) ein inhalatives Steroid (ICS) und 41 

(64,1 %) ein kurz wirksames (bedarfsadaptiertes) β 2 -Sympathomimetikum (SABA). 

Bereits im GOLD-Stadium II dominiert bei 83,3 % der Patienten eine 

LABA/LAMA-Kombination als Dauertherapie, welche im Stadium III bei 100 % 

und im Stadium IV bei 93,8 % der Patienten Anwendung fand. Darüber hinaus waren 

15 Patienten (23,4 %) auf Theophyllin und 5 Patienten (7,8 %) auf Roflumilast eingestellt. 

11 Patienten im GOLD-Stadium IV wurden mit einer normobaren 

Sauerstofflangzeittheraphie (LTOT) behandelt. 

Tabelle 12: Therapiemaßnahmen in Beziehung zum COPD-Schweregrad 

Therapiemaßnahmen 

COPD II 

(n = 18) 

COPD III 

(n = 30) 

COPD IV 

(n = 16) 

SABA n = 7 (38,9 %) n = 19 (63,3 %) n = 10 (62,5 %) 

LABA n = 15 (83,3 %) n = 30 (100 %) n = 15 (93,8 %) 

LAMA n = 16 (88,9 %) n = 30 (100 %) n = 15 (93,8 %) 

ICS n = 10 (55,6 %) n = 22 (73,3 %) n = 10 (62,5 %) 

LTOT – – n = 11 (68,8 %) 

65

Tabelle 13: Demographische und klinische Charakteristika des Untersuchungskollektivs – 

Gesamtübersicht 

Charakteristika n Min. MW (±SD) Max. 

Alter 64 47,0 64,0 (± 8,6) 83,0 

Geschlecht weiblich 9 (14,1 %) 

Geschlecht männlich 55 (85,9 %) 

COPD–Schweregrad 64 

II (pbd FEV 1 50 – 80 % pred.) 18 (28,1) 

III (pbd FEV 1 33 – 49 % pred.) 30 (46,9) 

IV (pbd FEV 1 < 33 %) 16 (25,0) 

Kumulative Packungsjahre 64 25,0 42,1 (± 10,1) 60,0 

Raucher 22 (34,4 %) 

Ex-Raucher 42 (65,6 %) 

Rauchstopp seit Jahren 42 0,5 7,9 (± 6,9) 30,0 

MMRC-Dyspnoegrad 64 

1 17 (26,6 %) 

2 16 (25,0 %) 

3 24 (37,5 %) 

4 7 (10,9 %) 

Exazerbationen im letzten Jahr 64 0 0,5 (± 0,9) 4 

Charlson-Komorbiditätsindex 64 

1 43 (67,2 %) 

2 11 (17,2 %) 

3 7 (10,9 %) 

4 2 (3,1 %) 

5 1 (1,6 %) 

Therapie 64 

SABA 41 (64,1 %) 

LABA 60 (93,8 %) 

LAMA 61 (95,3 %) 

ICS 42 (65,6 %) 

LTOT 11 (17,2 %) 

66

Tabelle 14: Demographische und klinische Charakteristika des Untersuchungskollektivs in 

Beziehung zum COPD-Schweregrad – Gesamtübersicht 

Charakteristika 

COPD II 

(n = 18) 

COPD III 

(n = 30) 

COPD IV 

(n = 16) 

Alter 59,9 (± 9,6)* 65,8 (± 7,8)* 65,1 (± 8,1)* 

Geschlecht weiblich n = 1 (5,6 %) n = 4 (13,3 %) n = 4 (25,0 %) 

Geschlecht männlich n = 17 (94,4 %) n = 26 (86,7 %) n = 12 (75,0 %) 

Kumulative Packungsjahre 44,6 (± 12,6)* 37,2 (± 7,5)* 42,1 (± 7,0)* 

Raucher n = 10 (55,6 %) n = 5 (16,7 %) n = 7 (43,8 %) 

Ex-Raucher n = 8 (44,4 %) n = 25 (83,3 %) n = 9 (56,2 %) 

Rauchstopp seit Jahren 8,0 (± 6,2)* 6,8 (± 6,4)* 11,0 (± 83,4)* 

MMRC-Dyspnoegrad 

1 n = 12 (66,7 %) n = 5 (16,7 %) – 

2 n = 6 (33,3 %) n = 8 (26,7 %) n = 2 (12,5 %) 

3 – n = 15 (50,0 %) n = 9 (56,3 %) 

4 – n = 2 (6,7 %) n = 5 (31,3 %) 

Exazerbationen im letzten Jahr – 0,6 (± 1,0)* 0,7 (± 1,1)* 

Charlson-Komorbiditätsindex 

1 n = 14 (77,8 %) n = 20 (66,7 %) n = 9 (56,3 %) 

2 n = 3 (16,6 %) n = 5 (16,7 %) n = 3 (18,8 %) 

3 n = 1 (5,6 %) n = 3 (10,0 %) n = 3 (18,8 %) 

4 – n = 1 (3,3 %) n = 1 (6,3 %) 

5 – n = 1 (3,3 %) 

Therapie 

SABA n = 7 (38,9 %) n = 19 (63,3 %) n = 10 (62,5 %) 

LABA n = 15 (83,3 %) n = 30 (100 %) n = 15 (93,8 %) 

LAMA n = 16 (88,9 %) n = 30 (100 %) n = 15 (93,8 %) 

ICS n = 10 (55,6 %) n = 22 (73,3 %) n = 10 (62,5 %) 

LTOT – – n = 11 (68,8 %) 


3.2 Lungenfunktionsparameter unter Ruhebedingungen 

3.2.1 Spirometrische und bodyplethysmographische Parameter 

Die spirometrisch und bodyplethysmographisch gewonnenen lungenfunktionellen 

Kenndaten des Untersuchungskollektivs sind in Tabelle 16 und 17 dargestellt. 

Gemäß der Einschlusskriterien wiesen alle Untersuchten eine definitive postbronchodilatatorische 

Atemwegsobstruktion mit einer FEV 1 /VC-Ratio < 70 % auf. Entsprechend 

der aktuell gültigen Leitlinie der Deutschen Atemwegsliga und der Deutschen 

Gesellschaft für Pneumologie und Beatmungsmedizin sowie der ATS/ERS- 

Konsensus-Empfehlungen wurde die inspiratorische Vitalkapazität (VC) zur Definition 

der obstruktiven Ventilationsstörung verwendet [312, 405]. Im Vergleich mit der 

in den GOLD-Leitlinien hierfür zugrunde gelegten forcierten Vitalkapazität (FVC) 

ergab sich in zwei Grenzfällen mit einem FEV 1 /VC-Verhältnis von 66,86 % bzw. 

67

69,08 % eine Abweichung zur GOLD-Definition (FEV 1 /FVC < 70 %) mit einer 

FEV 1 /FVC-Ratio von 70,51 % bzw. 70,42 % [325]. 

Im Untersuchungskollektiv bestanden alle spirometrischen Schweregrade der Atemwegsobstruktion 

[97]. Es wurden FEV 1 -Werte zwischen 20 % vom Sollwert und 

71 % vom Sollwert gemessen. Die durchschnittliche postbronchodilatatorische 

Einsekundenkapazität (FEV 1 ) betrug 44,7 ± 11,2 % vom Sollwert. Die Patienten im 

COPD-Schweregrad II wiesen einen durchschnittlichen FEV 1 -Wert von 58,4 ± 5,7 % 

des Sollwertes, die Patienten im Schweregrad III von 42,3 ± 5,0 % des Sollwertes 

und im Schweregrad IV von 33,7 ± 8,8 % des Sollwertes auf, so dass hinsichtlich 

dieses Lungenfunktionsparameters zwischen den einzelnen Gruppen statistisch hochsignifikante 

Unterschiede (p < 0,001) bestanden. 

Erwartungsgemäß zeigte auch die ermittelte FEV 1 /FVC-Ratio eine statistisch signifikante 

Korrelation (p < 0,001) bezüglich des COPD-Schweregrades. Dieser Parameter 

der Atemwegsobstruktion betrug im Kollektiv mit mittelgradiger COPD 59,8 ± 7 % 

vom Sollwert, bei den Patienten mit schwerer COPD 53,5 ± 6,1 % vom Sollwert und 

mit sehr schwerer COPD 48,8 ± 8,8 % vom Sollwert. 

Abb. 6: Statistische Verteilung aller ermittelten FEV 1 -Werte mit Zuordnung zu den 

definierten COPD-Schweregraden nach den GOLD-Kriterien (siehe Text) 

Bei Auswertung der spirometrisch und plethysmographisch ermittelten statischen 

Lungenvolumina zeigte sich, dass trotz der individuell sehr unterschiedlichen Aus- 

68

prägung der Atemwegsobstruktion alle eingeschlossenen Patienten atemfunktionell 

durch eine relative (RV/TLC > 120 % vom Sollwert) oder absolute (TLC > 120 % 

vom Sollwert) Lungenüberblähung gekennzeichnet waren. 

Tabelle 15: Schweregradeinteilung der relativen (RV/TLC erhöht) und absoluten (TLC erhöht) 

Lungenüberblähung 

Lungenfunktionsparameter 

Leichtgradige 

relative/absolute 


Mittelgradige relative/absolute 


RV/TLC in % vom Sollwert > 120 % 150 % – 180 % > 180 % 

TLC in % vom Sollwert > 120 % 150 % – 180 % > 180 % 

Schwergradige relative/absolute 


So wiesen alle ein Residualvolumen auf, welches größer als 120 % des Normwertes 

und in Bezug zur totalen Lungenkapazität ebenfalls größer als 120 % des Sollwertes 

gemessen wurde. Dabei zeigte sich eine statistisch signifikante Zunahme des Residualvolumens 

mit dem Schweregrad der COPD (p = 0,029). 

Abb. 7: Statistische Verteilung der ermittelten Residualvolumina in Bezug zum COPD- 

Schweregrad (p = 0,029) 

Bei 34 Untersuchten (53 %) wurde eine Erhöhung der totalen Lungenkapazität 

(TLC) auf über 120 % des Sollwertes gefunden, was als absolute Lungenüberblähung 

gewertet wurde. Ein statistisch signifikanter Unterschied konnte diesbezüglich 

zwischen den einzelnen COPD-Schweregraden nicht festgestellt werden 

(p = 0,376). Die bei einem Patienten ermittelte Erniedrigung der totalen Lungenkapazität 

auf 74 % des Sollwertes resultiert aus einem Zustand nach Pneumonektomie 

links wegen eines Bronchialkarzinoms. Auch in diesem Fall zeigte sich eine mit- 

69

telgradige relative Lungenüberblähung mit einer RV/TLC-Ratio von 171 % vom 

Sollwert. 

Das Verhältnis von Residualvolumen zur totalen Lungenkapazität (RV/TLC) als Parameter 

des „air trappings“ zeigte dagegen eine statistisch signifikante Zunahme in 

Abhängigkeit vom Schweregrad der COPD (p < 0,001) [371]. So betrug die 

RV/TLC-Ratio bei mittelgradiger COPD 152,1 ± 15,3 % vom Sollwert, bei schwerer 

COPD 170,1 ± 17,1 % vom Sollwert und bei sehr schwerer COPD 179,9 ± 20,2 % 

vom Sollwert. 

Abb. 8: Statistische Verteilung der ermittelten RV/TLC-Quotienten in Bezug zum COPD- 

Schweregrad (p < 0,001) 

Tabelle 16: Lungenfunktionsparameter des Untersuchungskollektivs (n = 64) 

Lungenfunktionsparameter n Min. MW (± SD) Max. 

FEV 1 in % vom Sollwert 64 20,0 44,7 (± 11,2) 71,0 

FEV 1 < 80 % vom Sollwert 64 (100 %) 

FEV 1 /FVC in % vom Sollwert 64 30,3 54,1 (± 8,0) 70,5 

FEV 1 /FVC < 70 % vom Sollwert 62 (96,9 %) 

FEV 1 /VC < 70 % vom Sollwert 64 (100 %) 

RV in % vom Sollwert 64 128,0 213,6 (± 49,0) 363,0 

RV > 120 % vom Sollwert 64 (100 %) 

RV/TLC in % vom Sollwert 64 131,0 167,5 (± 20,4) 215,0 

RV/TLC > 120 % vom Sollwert 64 (100 %) 

TLC in % vom Sollwert 64 74,0 119,1 (± 17,8) 165,0 

TLC > 120 % vom Sollwert 34 (53,1 %) 

70

Tabelle 17: Lungenfunktionsparameter in Abhängigkeit vom COPD-Schweregrad 

Lungenfunktionsparameter COPD II COPD III COPD IV p-Wert 

(n = 18) (n = 30) (n = 16) 

FEV 1 in % vom Sollwert 58,4 (± 5,7)* 42,3 (± 5,0)* 33,7 (± 8,8)* < 0,001 

FEV 1 < 80 % vom Sollwert n = 18 (100 %) n = 30 (100 %) n = 16 (100 %) 

FEV 1 /FVC in % 59,8 (± 7,0)* 53,5 (± 6,1)* 48,8 (± 8,8)* < 0,001 

FEV 1 /FVC < 70 % v. Sollwert n = 16 (88,9 %) n = 30 (100 %) n = 16 (100 %) 

RV in % vom Sollwert 187,7 (± 35,7)* 221,1 (± 46,6)* 228,7 (± 57,5)* 0,029 

RV > 120 % vom Sollwert n = 18 (100 %) n = 30 (100 %) n = 16 (100 %) 

RV/TLC in % vom Sollwert 152,1 (± 15,3)* 170,1 (± 17,1)* 179,9 (± 20,2)* < 0,001 

RV/TLC > 120 % vom Sollwert 

n = 18 (100 %) n = 30 (100 %) n = 16 (100 %) 

TLC in % vom Sollwert 115,4 (± 15,8)* 121,1 (± 14,0)* 119,4 (± 21,4)* 0,376 


3.2.2 Parameter des Gasaustausches (CO-Transferfaktormessung) 

Zur Verifizierung des Gasaustausches unter Ruhebedingungen wurden bei 32 Patienten 

(50 % des Gesamtkollektivs) der CO-Transferfaktor (T LCO ) und der CO- 

Transferkoeffizient (KCO) in Single-Breath-Technik bestimmt. 

Die eingeschränkte Untersuchungszahl resultiert vor allem aus der Methodik, da viele 

Patienten mit schwerer und sehr schwerer COPD die notwendige Atemanhaltezeit 

von 10 Sekunden nicht realisieren konnten. Daneben mussten Patienten von der 

Messung ausgeschlossen werden, weil sie die notwendige Nikotinkarenzzeit nicht 

eingehalten hatten. So erklärt sich, dass aus der COPD II-Gruppe nur 13 von 18 Patienten 

(72 %), aus der COPD III-Gruppe nur 14 von 30 Patienten (46,7 %) und aus 

der COPD IV-Gruppe nur 5 von 16 Patienten (31 %) in diese Untersuchungen eingeschlossen 

werden konnten. 

Wegen des Einflusses des Hämoglobingehalts des Blutes auf den CO-Transferfaktor 

(T LCO ) erfolgte vor der Untersuchung bei 28 der 32 untersuchten Patienten (87,5 %) 

eine aktuelle Hämoglobinbestimmung im Serum. Bei 4 Patienten war leider keine 

Blutentnahme erfolgt, so dass wir in diesen Fällen den Hb-Einfluss vernachlässigen 

mussten. Eine Korrektur der T LCO -Messergebnisse war bei in 27 Fällen (96,4 %) 

normwertig ermittelten Hb-Konzentrationen nicht erforderlich. Bei lediglich einem 

Patienten (3,6 %) wurde eine minimale Anämie mit einer Hb-Konzentration von 13,4 

g/dl (Normwert bis 13,5 g/dl) gefunden. Die nach Anwendung der Hb-Korrekturformel 

(T LCO korr. = [1 – 0,0065 x (Hb soll – Hb ist )]) ermittelte T LCO -Differenz von 

0,04 mmol/min/kPa war in diesem Fall jedoch vernachlässigbar klein [371]. 

71

Für beide Gasaustauschparameter wurde eine identische Graduierung zur Bewertung 

vorgenommen. Es wurde dabei zwischen normalem (T LCO bzw. KCO 

80 % bis 120 % vom Sollwert), leicht eingeschränktem (T LCO bzw. KCO 60 % bis 

79 % vom Sollwert), mittelgradig eingeschränktem (T LCO bzw. KCO 40 % bis 59 % 

vom Sollwert) und schwergradig eingeschränktem Gasaustausch (T LCO bzw. KCO < 

40 % vom Sollwert) unterschieden [371]. 

Tabelle 18: CO-Transferfaktormessung. Schweregradeinteilung der Gasaustauschstörung 

[371] 

Parameter 

T LCO [mmol/min/kPa] 

Abweichung in % vom Sollwert 

KCO [mmol/min/kPa/L] 

Abweichung in % vom Sollwert 

Leichtgradig 

eingeschränkt 

Mittelgradig eingeschränkt 

Schwergradig 

eingeschränkt 

60 % – 79 % 40 % – 59 % < 40 % 

60 % – 79 % 40 % – 59 % < 40 % 

Mittels CO-Transferfaktorbestimmung fanden sich bei keinem Patienten reguläre 

Gasaustauschverhältnisse. Bei denen mit schwerer und sehr schwerer COPD wurden 

im Mittel jeweils schwere Einschränkungen des globalen Gasaustauschvermögens 

mit einer mittleren T LCO von 35,5 ± 9,3 % vom Sollwert bzw. 30,6 ± 10,9 % vom 

Sollwert ermittelt. Die Patienten mit mittelschwerer COPD wiesen im Durchschnitt 

etwas bessere, nur mittelgradig reduzierte T LCO -Werte auf (45,5 ± 13,4 % vom Sollwert). 

Die Abnahme des CO-Transferfaktors mit zunehmendem COPD-Schweregrad 

erwies sich dabei als statistisch signifikant (p = 0,047). 

Unter Verwendung des mittels Heliumverdünnungsmethode ermittelten ventilierten 

Alveolarvolumens (V A ; Differenz aus totaler Lungenkapazität und Totraumvolumen) 

konnte der CO-Transferkoeffizient (T LCO /V A ; Synonym KCO) berechnet werden. 

Dieser zeigte sich bei allen Patienten der COPD-Schweregrade III und IV erniedrigt 

(KCO < 80 % vom Sollwert). In beiden Gruppen fanden sich identische KCO- 

Mittelwerte von 50,6 % vom Sollwert (Standardabweichung bei COPD III ± 16; bei 

COPD IV ± 24,3) und eine ebenso vergleichbare Verteilung des Schweregrades der 

Gasaustauschstörung, wobei übereinstimmend in etwa 60 % mittelschwere bis 

schwere und in etwa 40 % leichtgradige Einschränkungen verzeichnet wurden (siehe 

Tabelle 16). 

Der Anteil der Untersuchten mit schwergradig erniedrigtem CO- 

Transferkoeffizienten (KCO < 40 % SW) nahm mit zunehmendem COPD- 

72

Schweregrad zu. Er betrug bei mittelschwerer COPD 23,1 %, bei schwerer COPD 

35,7 % und bei sehr schwerer COPD 40 %. 

Von den untersuchten Patienten mit mittelgradiger COPD wiesen 61,5 % eine KCO- 

Minderung < 80 % vom Sollwert auf. Bei den restlichen 38,5 % wurden normale 

KCO-Werte bei erniedrigtem CO-Transferfaktor ermittelt. Dieser Konstellation liegen 

ausschließlich Verteilungsstörungen der Ventilation und/oder reduzierte Alveolareinheiten 

zugrunde [231, 371]. 

Tabelle 19: Ermittelte Gasaustauschparameter und Verteilung nach Schweregrad der Gasaustauschstörung 

Parameter n Min. MW (±SD) Max. 

CO-Transferfaktor (T LCO ) 32 21,0 38,8 (± 12,5) 66,0 

> 80 % vom Sollwert – 

60 % – 79 % vom Sollwert 2 (6,3 %) 

40 % – 59 % vom Sollwert 12 (37,5 %) 

< 40 % vom Sollwert 18 (56,3 %) 

CO-Transferkoeffizient (KCO) 32 26,0 55,4 (± 20,4) 94,0 

> 80 % vom Sollwert 5 (15,6 %) 

60 % – 79 % vom Sollwert 8 (25,0 %) 

40 % – 59 % vom Sollwert 9 (28,1 %) 

< 40 % vom Sollwert 10 (31,3 %) 

Tabelle 20: Ermittelte Gasaustauschparameter in Beziehung zum Schweregrad der COPD 

Parameter 

COPD II COPD III COPD IV p-Wert 

(n = 13) (n = 14) (n = 5) 

CO-Transferfaktor (T LCO ) 45,5 (± 13,4)* 35,5 (± 9,3)* 30,6 (± 10,9)* 0,047 

> 80 % vom Sollwert – – – 

60 % – 79 % vom Sollwert 2 (15,4 %) – – 

40 % – 59 % vom Sollwert 6 (46,2 %) 5 (35,7 %) 1 (20,0 %) 

< 40 % vom Sollwert 5 (38,5 %) 9 (64,3 %) 4 (80,0 %) 

CO-Transferkoeffizient (KCO) 62,5 (± 22,5)* 50,6 (± 16,0)* 50,6 (± 24,3)* 0,294 

> 80 % vom Sollwert 5 (38,5 %) – – 

60 % – 79 % vom Sollwert 1 (7,7 %) 5 (35,7 %) 2 (40,0 %) 

40 % – 59 % vom Sollwert 4 (30,8 %) 4 (28,6 %) 1 (20,0 %) 

< 40 % vom Sollwert 3 (23,1 %) 5 (35,7 %) 2 (40,0 %) 


3.3 Laborparameter 

Bei 60 Patienten (93,8 %) erfolgte die Bestimmung des Hämoglobingehaltes des 

Blutes und bei 62 Patienten (96,9 %) die Messung der Konzentration des natriuretischen 

Peptids NT-proBNP im Serum. 

Zusätzlich wurden bei jeweils 59 Patienten (92,2 %) die über die MDRD- 

Näherungsformel ermittelte glomeruläre Filtrationsrate und die Harnsäurekonzentration 

im Serum und bei 27 Patienten (42,2 %) die Cholesterin/HDL-Cholesterin-Ratio 

73

in die Auswertungen übernommen. Diese Werte waren aufgrund anderer klinischer 

Fragestellungen während des Untersuchungszeitraumes bestimmt worden. 

Die Auswertung der Laborparameter erfolgte auf der Grundlage der spezifischen 

Referenzwerte unseres Labors (Labor Dr. Schottdorf, August-Wessels-Str. 5, 86154 

Augsburg), die in Tabelle 21 zusammengefasst sind. 

Tabelle 21: Ermittelte Laborwerte und verwendete Referenzbereiche 

Laborparameter 

Referenzbereich 

Hämoglobin [mg/dl] 

Männer 

13,5 mg/dl – 17,5 mg/dl 

Frauen 

12,0 mg/dl – 16,0 mg/dl 

NT-proBNP [pg/ml] 

Männer 

45 – 54 Jahre < 84 pg/ml 

55 – 64 Jahre < 161 pg/ml 

65 – 74 Jahre < 241 pg/ml 

75 – 84 Jahre < 250 pg/ml 

Frauen 

45 – 54 Jahre < 169 pg/ml 

55 – 64 Jahre < 247 pg/ml 

65 – 74 Jahre < 285 pg/ml 

Harnsäure [mg/dl] 

Männer 

< 7,04 mg/dl 

Frauen 

< 5,74 mg/dl 

Glomeruläre Filtrationsrate nach 60 ml/min bis 1 000 ml/min 

MDRD-Formel [ml/min] 

Cholesterin/HDL-Cholesterin-Quotient < 5 

Bei den statistischen Berechnungen wurden zwei Vereinfachungen vorgenommen: 

Da bei den für das Frauenkollektiv ermittelten NT-proBNP-Werten bei 5 Patientinnen 

völlige Normalwerte (22,20 pg/ml bis 53,10 pg/ml) und den restlichen 3 Patientinnen 

deutlich pathologisch erhöhte Werte (405 pg/ml bis 684 pg/ml) ermittelt 

wurden und damit kein Wert im Differenzbereich zu den (niedrigeren) männlichen 

Referenzwerten lag (siehe Tabelle 17), wurden diese als Grundlage der statistischen 

Berechnungen für das Gesamtkollektiv übernommen. Daneben verzichteten wir bezüglich 

der Harnsäurekonzentrationen auf eine geschlechtsbezogene Analyse und 

legten für Frauen und Männer einen gemeinsamen Referenzwert von < 7 mg/dl fest. 

Der Hämoglobingehalt des Blutes wurde bei 53 männlichen und 7 weiblichen Untersuchungsteilnehmern 

analysiert. Die ermittelten Hämoglobinkonzentrationen fanden 

sich bei 91,7 % der 60 Untersuchten im geschlechtsadjustierten Normalbereich. Bei 

5 männlichen Patienten (8,3 %) offenbarte sich eine Anämie, welche in 4 Fällen mit 

74

Hämoglobinkonzentrationen zwischen 13,0 mg/dl und 13,4 mg/dl als geringgradig 

und in einem Fall (Hb 11,8 mg/dl) als moderat einzustufen war. Bei allen Untersuchten 

mit erniedrigtem Hämoglobinwert lagen FEV 1 -Werte < 50 % vom Sollwert vor, 

drei waren der COPD III- und zwei der COPD-Gruppe IV zuzuordnen. Statistisch 

signifikante Unterschiede lagen zwischen den einzelnen COPD-Gruppen nicht vor 

(p = 0,210). Alle 7 untersuchten Frauen wiesen normale Hämoglobinkonzentrationen 

auf. 

Tabelle 22: Hämoglobinwerte des untersuchten Kollektivs 

Untersuchte Hämoglobinwert normal Hämoglobin < 13,5 mg/dl 

(Männer) bzw. < 12 mg/dl (Frauen) 

Gesamt (n = 60) n = 55 (91,7 %) n = 5 (8,3 %) 

Männer (n = 53) n = 48 (90,6 %) n = 5 (9,4 %) 

Frauen (n = 7) n = 7 (100 %) – 

Die Serumkonzentration des natriuretischen Peptids NT-proBNP zeigte bei den 

62 Untersuchten des Kollektivs eine große Schwankungsbreite. Sie wurde zwischen 

20 pg/ml und 1 380 pg/ml gemessen, im Mittel fand sich eine NT-proBNP- 

Konzentration von 177,6 ± 259,2 pg/ml. Eine Korrelation der Werte zum Schwergrad 

der COPD bestand nicht (p = 0,949). 

Unter Berücksichtigung von Alter und Geschlecht fanden sich bei 15 Patienten 

(24,2 % des untersuchten Kollektivs) erhöhte NT-proBNP-Spiegel. Davon waren 5 

Patienten dem COPD-Schweregrad II zuzuordnen, 8 Patienten dem Schweregrad III 

und zwei dem Schweregrad IV. Das heißt, dass 27,8 % der Untersuchten mit mittelgradiger 

COPD, 26,7 % der Untersuchten mit schwerer COPD, aber nur 14,3 % 

der Untersuchten mit sehr schwerer COPD einen pathologischen NT-proBNP-Wert 

aufwiesen. 

Bei weitergehenden Analysen der einzelnen Patienten fand sich eine Vielzahl existierender 

Faktoren, die zu einem NT-proBNP-Anstieg führen können: 

So bestanden bei 13 der 15 Patienten (86,7 %) echokardiographische Kriterien einer 

diastolischen linksventrikulären Dysfunktion, wodurch in diesen Fällen eine koinzidente 

diastolische Herzinsuffizienz als Ursache des erhöhten NT-proBNP-Spiegels 

angenommen werden kann [241, 394]. 

Bei 5 dieser Patienten konnte zudem eine linksventrikuläre Hypertrophie sowie bei 2 

Patienten ein chronisches und bei einem Patienten ein paroxysmales Vorhofflimmern 

75

als zusätzliche Einflussfaktoren auf den NT-proBNP-Wert gesichert werden [85, 

228]. 

4 Patienten mit diastolischer Herzinsuffizienz, davon 2 mit Vorhofflimmern, wiesen 

einen erhöhten systolischen Pulmonalarteriendruck auf (siehe Kapitel Echokardiographie), 

der ebenso mit dem NT-proBNP-Spiegel korreliert [14]. Inwieweit in diesen 

Fällen die pulmonalarterielle Drucksteigerung durch die diastolische Herzinsuffizienz 

oder durch die bestehende COPD oder durch beide Mechanismen bedingt 

war, kann auf der Grundlage unserer nichtinvasiven Diagnostikmaßnahmen nicht 

beantwortet werden. 

Bei 3 Patienten mit erhöhtem PAPs und NT-proBNP waren manifeste sonomorphologische 

Rechtsherzbelastungszeichen objektivierbar, wobei sich bei einer Patientin 

die Konstellation eines dilatierten und funktionsgestörten rechten Ventrikels fand. In 

diesen Fällen konnte ein NT-proBNP-Anstieg durch Rechtsherzbelastung infolge 

pulmonaler Hypertonie bei COPD postuliert werden [14]. 

Bei weiteren 4 Untersuchten mit dopplersonographisch erhöhtem systolischen Pulmonalarteriendruck 

(44,4 % aller Patienten mit PAPs-Erhöhung) fanden sich dagegen 

normale NT-proBNP-Werte. 

Zur Abschätzung der Nierenfunktionssituation des COPD-Kollektivs wurden die bei 

59 Patienten (92,2 %) im Untersuchungszeitraum via MDRD-Näherungsformel ermittelten 

glomerulären Filtrationsraten (GFR) verwendet. Als cut off-Wert einer 

chronischen Nierenerkrankung nutzten wir einen GFR-Wert < 60 ml/min/1,73 m² 

[205, 376, 402]. 

Wir fanden diese Konstellation bei 4 unserer Patienten (6,8 %), einer Frau und 

3 Männern, wobei in allen Fällen nach den KDOQI-Guidelines (Kidney Disease 

Outcomes Quality Initiative) moderate Nierenfunktionseinschränkungen mit einer 

glomerulären Filtrationsrate zwischen 43 ml/min/1,73 m 2 und 56 ml/min/1,73 m 2 zu 

verzeichnen waren [205]. 

3 der Patienten mit eingeschränkter Nierenfunktion hatten eine schwere COPD, der 

vierte eine mittelschwere. Keiner der Patienten wies eine diabetische Genese der 

Niereninsuffizienz auf. 

76

93,2 % aller Untersuchten hatten GFR-Werte > 60 ml/min/1,73 m 2 . Im Gesamtkollektiv 

zeigte sich eine mittlere glomeruläre Filtrationsrate von 90,1 ± 21,7 

ml/min/1,73 m 2 . Die mittlere GFR war in der COPD III-Gruppe mit 84,2 ± 22,3 

ml/min/1,73 m 2 niedriger als in den beiden anderen Gruppen, die identische Mittelwerte 

aufwiesen (102,4 ± 18,8 ml/min/1,73 m 2 ). 

Die Harnsäure als Endprodukt des Purinstoffwechsels wurde bei 59 Patienten 

(92,2 %) im Serum bestimmt. Eine Hyperurikämie wurde bei 20 Untersuchten 

(33,9 %) objektiviert. Die restlichen zwei Drittel unseres Kollektivs (66,1 %) wiesen 

Serumharnsäurekonzentrationen von weniger als 7 mg/dl auf. Der durchschnittliche 

Wert lag bei 6,3 ± 1,5 mg/dl, wobei sich kein Unterschied zwischen den Patienten 

mit unterschiedlichem Schweregrad der COPD zeigte (p = 0,809). In allen Gruppen 

hatten jeweils etwa ein Drittel der Patienten erhöhte Harnstoffkonzentrationen von 

> 7 mg/dl. 

Als anerkannter kardiovaskulärer Risikofaktor wurde der Cholesterin/HDL- 

Cholesterin-Quotienten in die Analysen übernommen, der bei 27 der 64 Patienten 

(42,2 %) bestimmt worden war, wobei 8 Patienten dem COPD-Schweregrad II, 

16 Patienten dem Schweregrad III und 3 Patienten dem Schweregrad IV zuzuordnen 

waren. 

Der Mittelwert des Cholesterin/HDL-Cholesterin-Quotienten betrug bei diesen Patienten 

4,1 ± 1,3, wobei sich auch hier kein statistischer Unterschied zwischen den 

einzelnen COPD-Gruppen ergab (p = 0,724). 

5 Patienten (18,5 %, n = 27) wiesen einen erhöhten Cholesterinquotienten auf, davon 

hatten 3 eine mittelgradige und 2 eine schwere COPD. Immerhin 81,5 % der Untersuchten 

wiesen keinen pathologischen Cholesterinquotienten auf. Dies erklärt sich 

unter anderem daraus, dass bei 10 der 27 untersuchten Patienten (37 %) eine 

CSE-Hemmer-Therapie unter sekundärpräventivem Aspekt bei manifester kardiovaskulärer 

Erkrankung oder bestehendem metabolischen Syndrom erfolgte. 

77

Tabelle 23: Ermittelte Laborparameter. Mittelwerte und Anteil der Untersuchten mit normalen 

und pathologischen Werten 

Laborwert n Min. MW (±SD) Max. 

NT-proBNP [pg/ml] 62 20,0 177,6 (± 259,2) 1 380,0 

45 – 54 Jahre; < 84 pg/ml 

55 – 64 Jahre; < 161 pg/ml 

65 – 74 Jahre; < 241 pg/ml 

75 – 84 Jahre; < 250 pg/ml 

alters- und geschlechts- 

15 (24,2 %) 

adjustiert erhöht 

GFR [ml/min/1,73 m²] 59 43,0 90,1 (± 21,7) 135,0 

> 60 ml/min/1,73 m² 55 (93,2 %) 

< 60 ml/min/1,73 m² (pathologisch) 4 (6,8 %) 

Harnsäure [mg/dl] 59 3,7 6,3 (± 1,5) 9,7 

< 7 mg/dl 39 (66,1 %) 

> 7 mg/dl (pathologisch) 20 (33,9 %) 

Cholesterin/HDL-Cholesterin- 27 2,2 4,1 (± 1,3) 6,7 

Quotient 

< 5 22 (81,5 %) 

> 5 (pathologisch) 5 (18,5 %) 

Tabelle 24: Ermittelte Laborparameter in Beziehung zum Schweregrad der COPD 

Laborparameter n COPD II COPD III COPD IV p- 

Wert 

NT-proBNP [pg/ml] 62 148,9 (± 214,5)* 223,3 (± 324,0)* 148,9 (± 214,5)* 0,949 

45 – 54 Jahre; < 84 pg/ml 

55 – 64 Jahre; < 161 

pg/ml 

65 – 74 Jahre; < 241 

pg/ml 

75 – 84 Jahre; < 250 

pg/ml 

alters- und geschlechtsadjustiert 

n = 5 (27,8 %) n = 8 (26,7 %) n = 2 (14,3 %) 

erhöht 

GFR [ml/min/1,73 m²] 59 102,4 (± 18,8)* 84,2 (± 22,3)* 102,4 (±18,8)* 0,034 

> 60 ml/min n = 15 (93,8 %) n = 26 (89,7 %) n = 14 (100 %) 

< 60 ml/min/1,73 m² (pathologisch) 

n = 1 (6,3 %) n = 3 (10,3 %) – 

Harnsäure [mg/dl] 59 6,3 (± 1,8)* 6,4 (± 1,4)* 6,3 (± 1,8)* 0,809 

< 7 mg/dl n = 11 (68,8 %) n = 18 (62,1 %) n = 10 (71,4 %) 

> 7 mg/dl (pathologisch) n = 5 (31,2 %) n = 11 (37,9 %) n = 4 (28,6 %) 

Cholesterin/HDL- 27 4,0 (± 1,8)* 4,0 (± 1,4)* 4,0 (± 0,8)* 0,724 

Cholesterin-Quotient 

< 5 n = 5 (62,5 %) n = 14 (87,5 %) n = 3 (100 %) 

> 5 (pathologisch) n = 3 (37,5 %) n = 2 (12,5 %) – 


3.4 Echokardiographische Parameter 

Bei allen 64 Patienten des Untersuchungskollektivs wurde eine transthorakale echokardiographische 

Untersuchung durchgeführt. Diese war in allen Fällen mit einer 

ausreichenden Bildqualität möglich, wenngleich in Einzelfällen wegen eingeschränktem 

Schallfenster auf spezielle Messungen verzichtet werden musste. 

78

In die statistische Auswertung gingen neben dem dokumentierten Herzrhythmus die 

ermittelte linksventrikuläre Ejektionsfraktion, der Nachweis oder Ausschluss einer 

diastolischen linksventrikulären Funktionsstörung, die gemessenen TAPSE-Werte 

zur Einschätzung der rechtsventrikulären Pumpfunktion und die Maximalgeschwindigkeit 

des systolischen Regurgitationsjets bei vorhandener Trikuspidalklappeninsuffizienz 

ein. Dabei wurden die von der Amerikanischen und Europäischen Gesellschaft 

für Echokardiographie empfohlenen Normwerte zugrunde gelegt [222, 338, 

385]. 

Darüber hinaus wurde der Erfassung struktureller Rechtsherzveränderungen besondere 

Beachtung geschenkt. 

Bei 61 Patienten (95,3 %) lag zum Zeitpunkt der Untersuchung ein Sinusrhythmus 

vor. Drei Patienten (4,7 %) wiesen Vorhofflimmern auf, wobei sich diese aus allen 

drei COPD-Gruppen rekrutierten. 

Bei keinem Patienten fanden sich echokardiographische Kontraindikationen für die 

geplanten Belastungstests, das heißt, bei keinem lag eine hochgradig eingeschränkte 

links- oder rechtsventrikuläre Funktionsstörung, eine hochgradige Aortenklappenstenose 

bzw. anderweitige hochgradige Klappendysfunktionen, eine hypertrophe obstruktive 

Kardiomyopathie, ein hämodynamisch relevanter Perikarderguss oder Hinweise 

für eine Aortendissektion vor. 

Die linksventrikuläre Ejektionsfraktion (EF) wurde im Mittel mit 64,2 ± 6,2 % gemessen. 

Bei 62 Patienten (96,9 %) lag eine normale linksventrikuläre Pumpfunktion 

mit einer Ejektionsfraktion ≥ 55 % vor. 

Lediglich 2 männliche Untersuchte (3,1 %) mit jeweils einem COPD-Schweregrad 

III wiesen einen erniedrigten EF-Wert auf. In einem Fall lag eine leicht eingeschränkte 

linksventrikuläre Pumpfunktion mit einer ermittelten EF von 52 % vor, in 

dem anderen eine mittelgradige Einschränkung mit einer EF von 40 %. 

Demgegenüber wurde bei 40 Patienten (62,5 %) eine diastolische linksventrikuläre 

Dysfunktion ermittelt. Bezogen auf den COPD-Schweregrad fand sich diese Konstellation 

bei 44,4 % der Patienten im GOLD-Stadium II, bei 70 % im GOLD-Stadium 

III und bei 68,8 % im GOLD-Stadium IV. 

79

24 Untersuchte des Kollektivs (37,5 %) zeigten eine normale systolische und diastolische 

linksventrikuläre Funktion. Dies betraf 10 Patienten mit mittelschwerer 

COPD, 9 Patienten mit schwerer und 5 Patienten mit sehr schwerer COPD. Das 

heißt, dass mehr als die Hälfte aller Untersuchten im Schweregrad II (55,6 %) eine 

regelrechte systolische und diastolische LV-Funktion aufwiesen. Bei den Untersuchten 

im Schweregrad III traf dies nur in 30 % und im Schweregrad IV bei 31,2 % der 

Fälle zu. 

Zur Beurteilung der rechtsventrikulären Pumpfunktion wurde bei 60 Patienten die 

Distanz der baso-apikalen Bewegung des lateralen Abschnittes des Trikuspidalklappenringes 

(tricuspid annular plane systolic excursion, TAPSE) ermittelt. Bei 4 Patienten 

war dies infolge eingeschränkter Schallbedingungen nicht exakt möglich. 

Im Gesamtkollektiv wurde ein durchschnittlicher TAPSE-Wert von 22 ± 3 mm gemessen. 

59 der 60 Untersuchten (98,3 %) wies eine normale Distanz > 17 mm auf 

[338, 385]. 

Bei lediglich einer Patientin im COPD-Schweregrad IV fand sich eine minimal eingeschränkte 

rechtsventrikuläre Pumpfunktion mit einer ermittelten TAPSE von 

16,3 mm. 

20 Untersuchte (31,3 %) wiesen eine Trikuspidalklappeninsuffizienz unterschiedlicher, 

jedoch maximal mittelgradiger Ausprägung auf. 

Die gemessenen systolischen Maximalgeschwindigkeiten lagen bei 11 dieser Patienten 

(55 %) unter dem cut off-Wert von 2,8 m/s und bei 9 Patienten (45 %) darüber, 

wobei sich eine mittlere Maximalgeschwindigkeit von 2,8 ± 0,3 m/s ergab. 

Eine erhöhte Geschwindigkeit des Trikuspidalregurgitationsjets wurden bei 5 Patienten 

mit COPD-Schweregrad III und bei 4 Patienten mit Schweregrad IV ermittelt, 

also bei 16,7 % aller COPD III- und bei 25 % aller COPD IV-Patienten. Sie betrug 

maximal 3,30 m/s. 

Unter Verwendung der vereinfachten Bernoulli-Gleichung und Addition des über 

Weite und Atemvariabilität der V. cava inferior geschätzten RA-Druckes (siehe Kapitel 

2.4) ergab sich bei 6 Patienten (66,7 %) eine leichte Erhöhung des systolischen 

Pulmonalarteriendruckes (PAPs) mit Werten zwischen 37 mmHg und 46 mmHg, bei 

2 Patienten (22,2 %) eine mittelgradige Erhöhung mit PAPs-Werten von 51 mmHg 

und 54 mmHg und normaler rechtsventrikulärer Funktion und bei einer Patientin 

80

(11,1 %) eine schwere Erhöhung mit einem PAPs-Wert von 52 mmHg und leicht 

eingeschränkter RV-Pumpfunktion [442]. Die Fälle mit leichter PAPs-Erhöhung betrafen 

jeweils drei Patienten mit COPD III und COPD IV, mit mittelgradiger PAPs- 

Erhöhung zwei Patienten mit COPD III und die schwere Erhöhung eine Patientin im 

COPD-Schweregrad IV. 

Tabelle 25: Ermittelte echokardiographische Parameter. Mittelwerte und Anteil der Untersuchten 

mit normalen und pathologischen Befunden 

Parameter n Min. MW (± SD) Max. 

Sinusrhythmus 61 (95,3 %) 

LV-Ejektionsfraktion (EF) [%] 64 44,0 64,2 (± 6,2) 75,0 

EF > 55 % 62 (96,9 %) 

EF < 55 % 2 (3,1 %) 

Diastolische LV-Dysfunktion 40 (62,5 %) 

TAPSE [mm] 60 16 22,0 (± 3,0) 29 

TAPSE > 17 mm 59 (98,3 %) 

TAPSE < 17 mm 1 (1,7 %) 

Vmax Trikuspidalinsuffizienz [m/s] 20 2,3 2,8 (± 0,3) 3,3 

Vmax TI < 2,8 m/s 11 (55,0 %) 

Vmax TI > 2,8 m/s 9 (45,0 %) 

Tabelle 26: Ermittelte echokardiographische Parameter in Beziehung zum Schweregrad 

der COPD 

Parameter COPD II COPD III COPD IV 

Sinusrhythmus 17 (94,4 %) 29 (96,7 %) 15 (93,8 %) 

LV- Ejektionsfraktion (EF) [%] 64,4 (± 5,1)* 62,6 (± 6,7)* 66,8 (± 5,7)* 

EF > 55 % n = 18 (100 %) n = 28 (93,3 %) n = 16 (100 %) 

EF < 55 % – n = 2 (6,7 %) – 

Diastol. Dysfunktion ja n = 8 (44,4 %) n = 21 (70,0 %) n = 11 (68,8 %) 

TAPSE [mm] 23 (± 2)* 22 (± 3)* 21 (± 4)* 

TAPSE > 17 mm n = 17 (100 %) n = 30 (100 %) n = 12 (92,3 %) 

TAPSE < 17 mm – n = 1 (7,7 %) 

Vmax Trikuspidalinsuffizienz 2,6 (± 0,1)* 2,8 (± 0,3)* 2,8 (± 0,4)* 

[m/s] 

Vmax TI < 2,8 m/s n = 4 (100 %) n = 4 (44,4 %) n = 3 (42,7 %) 

Vmax TI > 2,8 m/s – n = 5 (55,6 %) n = 4 (57,1 %) 


Bei insgesamt 12 Patienten des Untersuchungskollektivs (18,8 %) fanden sich strukturelle 

Veränderungen, die auf eine manifeste Rechtsherzbelastung schließen ließen: 

In einem Fall zeigte sich eine isolierte rechtsventrikuläre Hypertrophie (RVAWd 

8,7 mm) ohne RV-Dilatation. In den übrigen Fällen (17,2 %) war jeweils eine 

rechtsventrikuläre Dilatation zu verzeichnen, die entsprechend der Amerikanischen 

und Europäischen Referenzwerte als mehrheitlich (n = 8) mittelgradig eingestuft 

werden musste [222]. Bei einem Untersuchten bestand definitionsgemäß eine leichtund 

bei zwei Untersuchten eine hochgradige Rechtsherzvergrößerung. Die hochgra- 

81

dig dilatierten Ventrikel wiesen basale RV-Diameter im Vierkammerblick von 40 

mm und 45 mm auf. 

Alle Patienten mit echokardiographischen Rechtsherzveränderungen hatten je zur 

Hälfte eine schwere oder sehr schwere COPD. In Bezug auf die einzelnen COPD- 

Kollektive ist somit festzustellen, dass 20 % der Patienten mit schwerer COPD und 

37,5 % der Patienten mit sehr schwerer COPD eine manifeste Rechtsherzbelastung 

aufwiesen, währenddessen sämtliche Patienten mit mittelschwerer COPD keinerlei 

echokardiographische Hinweise dafür boten. 

Nur bei 5 der 12 Untersuchten mit manifesten Rechtsherzbelastungszeichen (41,7 %) 

war mittels Echokardiographie ein erhöhter systolischer Pulmonalarteriendruck abschätzbar. 

Bei den übrigen 7 Untersuchten (58,3 %) konnte echokardiographisch kein Nachweis 

einer pulmonalarteriellen Drucksteigerung geführt werden: In zwei Fällen wurde ein 

PAPs von 34 mmHg bzw. 35 mmHg ermittelt, in 4 Fällen war trotz rechtsventrikulärer 

Dilatation keine Trikuspidalklappeninsuffizienz detektierbar und in einem Fall 

konnte der maximale Dopplershift der Trikuspidalklappeninsuffizienz wegen eingeschränkter 

Schallbedingungen nicht exakt verifiziert werden. 

4 Patienten mit leichter PAPs-Erhöhung (37 mmHg bis 46 mmHg) wiesen regelrechte 

rechtsventrikuläre Wanddicken und Diameter auf. 

3.5 6-Minuten-Gehtest 

Bei 58 Patienten erfolgte ein 6-Minuten-Gehtest (6MWT) als patientengesteuerter 

submaximaler Belastungstest entsprechend den Empfehlungen der American Thoracic 

Society (2002) [10]. Auf einen Probelauf wurde in allen Fällen verzichtet. 

6 Patienten verweigerten die Untersuchung. Es handelte sich dabei in zwei Drittel der 

Fälle um Patienten mit sehr schwerer COPD und in jeweils einem Fall um einen Patienten 

mit schwerer und mittelschwerer COPD. Nach unserer Einschätzung stellte 

die praktisch „öffentliche Durchführung“ des Tests im Hof unserer Praxis den entscheidenden 

Grund dafür dar, da all diese Patienten uneingeschränkt am spiroergometrischen 

Belastungstest teilnahmen. 

82

Ein 6MWT-Ergebnis wurde bei offensichtlich fehlender Motivation des Patienten 

und nicht plausibler Gehstrecke aus unseren Auswertungen ausgeschlossen (ID 

15763). 

Die durchschnittliche 6-Minuten-Gehstrecke (6MWD) betrug im untersuchten Kollektiv 

(n = 57) 400,8 ± 102,1 m, wobei Distanzen zwischen 123 m und 631 m registriert 

wurden. Es zeigte sich hierbei eine gute Übereinstimmung mit einer Studie von 

Marin et al. (2001), die bei einem nahezu identischen COPD-Untersuchungskollektiv 

(n = 72, FEV 1 mean 45,1 ± 13,3 % vom Sollwert) eine mittlere 6MWD von 439 ± 93 

m (Messbereich 212 m bis 771 m) ermittelte [248]. 

Die Spannweite der Gehdistanzen bewegte sich unter Verwendung der Richtwerte 

von Enright und Sherrill (1998) von alters-, geschlechts-, größen- und gewichtsadjustierten 

Normalwerten über in unterschiedlichem Maße erniedrigte Werte bis hin zu 

prognostisch relevant verringerten Gehstrecken < 350 m [89, 116]. 

Dabei zeigte sich eine signifikante Abnahme der mittleren 6-Minuten-Gehstrecke mit 

zunehmenden COPD-Schweregrad (p = 0,043): In der GOLD II-Gruppe betrug sie 

durchschnittlich 438,5 ± 63,5 m, in der GOLD III-Gruppe 405,2 ± 119,7 m und in 

der GOLD IV-Gruppe 350,1 ± 76 m. 

Abb. 9: Statistische Verteilung der erzielten 6-Minuten-Gehdistanzen (in m) in Bezug zum 

Schweregrad der COPD 

83

17 Patienten (29,8 %) wiesen eine prognostisch relevante Verkürzung der 6MWD 

unter 350 m auf. 

Dies war bei 50 % der COPD IV-Patienten der Fall, die am 6MWT teilnahmen 

(n = 12), bei 31 % der COPD III-Patienten (n = 29) und bei 11,7 % der COPD II- 

Patienten (n = 16). Ein statistisch signifikanter Zusammenhang von FEV 1 -basiertem 

COPD-Schweregrad und prognostisch bedeutsamer 6MWD-Verkürzung unter 350 m 

bestand nicht (p = 0,190). 

Dagegen fand sich ein statistisch mittelstarker Zusammenhang (r = 0,56) zwischen 

den erreichten 6-Minuten-Gehdistanzen und den spiroergometrisch ermittelten peak 

V̇ O 2 - Werten, der hochsignifikant ist (p < 0,001). 

Abb. 10: Korrelation (nach Spearman) zwischen erreichter 6MWD (in m) und 

spiroergometrisch ermittelter peak V˙ O 2 (in Prozent der Norm). Es besteht ein mittelstarker 

Zusammenhang (r = 0,560), der hochsignifikant ist (p < 0,001). 

3.6 BODE-Index 

Der 2004 von Celli et al. inaugurierte BODE-Index ist ein valides Instrument zur 

Prognosebeurteilung von COPD-Patienten, weshalb er zur Charakterisierung des 

Untersuchungskollektivs und zum Vergleich mit anderen Prognosefaktoren Anwendung 

fand. 

Der BODE-Index trägt dem pathophysiologischen Hintergrund der Systemerkrankung 

COPD sehr gut Rechnung, da er neben dem Grad der Atemwegsobstruktion 

(FEV 1 -Wert) auch die Prognosefaktoren Body-Mass-Index (BMI), subjektives 

84

Dyspnoeempfinden (modifizierte MRC-Skala) und erreichte 6-Minuten-Gehdistanz 

(6MWD) erfasst und gemeinsam bewertet [74]. Jedem dieser Parameter wird dabei 

ein definierter Punktwert zugeordnet, der für FEV 1 , 6MWD und Dyspnoegrad zwischen 

0 und 3 und für den BMI 0 oder 1 beträgt (siehe Tabelle 23). Die Summe aller 

Punkte entspricht dem BODE-Index, der somit Werte zwischen 0 und 10 annehmen 

kann. 

Auf der Grundlage der Arbeit von Celli et al. (2004) werden damit 4 verschiedene, 

statistisch hochsignifikante Prognosegruppen detektiert: Gruppe 1 mit einem Score 

von 0 bis 2 Punkten, Gruppe 2 mit 3 bis 4 Punkten, Gruppe 3 mit 5 bis 6 Punkten und 

Gruppe 4 mit 7 bis 10 Punkten [74]. Ein BODE-Index mit einem Punktwert zwischen 

7 und 10 ist hiernach mit einer 52-Monats-Mortalität von 80 % behaftet [74]. 

Bei Patienten mit einem Score von 5 bis 6 Punkten beträgt die Mortalität im gleichen 

Zeitraum 40 %, bei einem Score von 3 bis 4 Punkten 30 % und beim niedrigsten von 

0 bis 2 Punkten etwa 15 % [74]. 

Tabelle 27: Parameter des BODE-Index und Punktwertverteilung [74] 

0 1 2 3 

FEV 1 [% vom Sollwert] > 65 50 – 64 36 – 49 < 35 

6MWD [m] > 350 250 – 349 150 – 249 < 149 

Dyspnoe [MMRC-Skala] 0 – 1 2 3 4 

BMI [kg/m²] > 21 < 21 

Die Einsekundenkapazität (FEV 1 ), der Grad der Dyspnoe entsprechend der modifizierten 

MRC-Skala und der Body-Mass-Index (BMI) wurde bei allen 64 Patienten 

erfasst. 

Bei 57 Patienten (89,1 %) erfolgte zudem ein 6-Minuten-Gehtest, so dass bei diesen 

der BODE-Index bestimmt werden konnte. Dies betraf 16 Patienten (88,9 %) im 

GOLD-Schweregrad II, 29 (96,7 %) im Schweregrad III und 12 (75 %) im Schwergrad 

IV. 

Im Untersuchungskollektiv (n = 57) wurden Score-Werte von 0 bis 9 Punkten ermittelt, 

so dass alle genannten Prognosegruppen zu verzeichnen waren. Dabei zeigte 

sich ein klarer Zusammenhang zwischen FEV 1 -basiertem COPD-Schweregrad und 

BODE-Index: 

85

Alle Patienten im GOLD-Schweregrad II (n = 16) waren der besten Prognosegruppe 

(0 bis 2 Punkte) zuzuordnen. Bei 2 Patienten (12,5 %) bestand ein Score von 0 Punkten, 

bei jeweils 7 Patienten (je 43,8 %) von 1 bzw. 2 Punkten. 

Die Patienten im GOLD-Schweregrad III (n = 29) wiesen dagegen BODE-Indizes 

von 2 bis 8 auf und besetzten somit alle prognostischen Gruppen, wobei am häufigsten 

(62,1 %) Punktwerte von 3 und 4 zu verzeichnen waren, gefolgt von 24,1 % der 

Patienten mit 5 und 6 Punkten. 2 Patienten (6,9 %) erreichten einen prognostisch 

günstigen Score von jeweils 2 Punkten. Weitere 2 Patienten (6,9 %) waren der prognostisch 

schlechtesten Gruppe mit einem Punktwert von 7 bzw. 8 zuzuordnen. 

Bei der Patientengruppe mit einer COPD im Schweregrad IV (n = 12) wiesen demgegenüber 

bereits 33,3 % der Untersuchten den prognostisch ungünstigsten BODE- 

Index von 7 bis 10 Punkten auf, 50 % erzielten Punktwerte von 3 bis 4, die restlichen 

16,7 % von 5 bis 6 Punkten. 

Die besondere prognostische Bedeutung der 6-Minuten-Gehdistanz wird dadurch 

erkennbar, dass sämtliche Patienten der COPD-Schweregrade III und IV mit einem 

BODE-Index ≥ 5 Punkten eine mit erhöhter Mortalität assoziierte Gehstreckenverkürzung 

unter 350 m aufwiesen [89]. 

Tabelle 28: Ermittelte Punktwerte des BODE-Index in Bezug zum Schweregrad der COPD 

BODE-Index COPD II (n = 16) COPD III (n = 29) COPD IV (n = 12) 

0 2 (12,5 %) – – 

1 7 (43,8 %) – – 

2 7 (43,8 %) 2 (6,9 %) – 

3 – 10 (34,5 %) 1 (8,3 %) 

4 – 8 (27,6 %) 5 (41,7 %) 

5 – 5 (17,2 %) 1 (8,3 %) 

6 – 2 (6,9 %) 1 (8,3 %) 

7 – 1 (3,5 %) 3 (25,0 %) 

8 – 1 (3,5 %) – 

9 – – 1 (8,3 %) 

Tabelle 29: Prognosegruppen auf der Grundlage des BODE-Index nach Celli et al. (2004) in 

Bezug zum Schweregrad der COPD [74] 

BODE-Index COPD II (n = 16) COPD III (n = 29) COPD IV (n = 12) 

0 – 2 16 (100 %) 2 (6,9 %) – 

3 – 4 – 18 (62,1 %) 6 (50,0 %) 

5 – 6 – 7 (24,1 %) 2 (16,7 %) 

7 – 10 – 2 (6,9 %) 4 (33,3 %) 

86

3.7 Spiroergometrie 

Bei allen Patienten des Untersuchungskollektivs (n = 64) wurde eine spiroergometrische 

Untersuchung auf der Basis der aktuell gültigen Leitlinien der American Heart 

Association (2010) und unter Verwendung eines modifizierten Jones-Protokolls 

durchgeführt [22, 46]. 

Alle Patienten konnten bis zum Erreichen ihres maximalen Leistungsvermögens belastet 

werden. Subjektive und/oder objektive Abbruchkriterien führten in keinem Fall 

zu einem Testabbruch vor Eintreten einer Ausbelastungssituation. Bei allen Untersuchten 

wurden mindestens ein, in der Regel aber zwei oder mehrere definierte Ausbelastungskriterien 

registriert. Diese waren in 62 Fällen (96,9 %) sehr starke Luftnot/muskuläre 

Erschöpfung (CR10-Borg-Skala ≥ 8), in 54 Fällen (84,4 %) eine erschöpfte 

Atemreserve (BR < 20 % der MVV 35 ), in 23 Fällen (35,9 %) ein 

CO 2 -Atemäquivalent > 38, in 12 Fällen (18,8 %) eine erschöpfte Herzfrequenzreserve 

und in 8 Fällen (12,5 %) ein Gasaustauschquotient (RER) ≥ 1,11. Komplikationen 

waren bei keinem Patienten zu verzeichnen. 

3.7.1 Sauerstoffaufnahme und Leistung 

Die erreichte maximale Leistung betrug im Gesamtkollektiv im Mittel 101,6 ± 27,8 

Watt, wobei eine Spannweite zwischen 50 Watt und 179 Watt zu verzeichnen war. 

Es zeigte sich eine statistisch hochsignifikante Abnahme der erzielten maximalen 

Leistung mit Zunahme des Schwergrades der COPD (p < 0,001). Sie betrug bei 

Patienten im COPD-Schweregrad II im Mittel 128,7 ± 20,2 Watt, bei Patienten im 

COPD-Schweregrad III 92,8 ± 20,8 Watt und im COPD-Schweregrad IV 87,6 ± 26,4 

Watt. 

87

Abb. 11: Statistische Verteilung der erzielten maximalen Leistung in Bezug zum COPD- 

Schweregrad (p < 0,001) 

Da für alle Untersuchten ein identisches Rampenprotokoll Anwendung fand, ergab 

sich aus der unterschiedlichen Leistungsfähigkeit der einzelnen COPD-Kollektive 

auch eine unterschiedliche Belastungsdauer bis zum Testabbruch. Sie betrug bei den 

GOLD II-Patienten durchschnittlich 401,7 ± 86,9 Sekunden, den GOLD 

III-Patienten 271,7 ± 74,3 Sekunden und den GOLD IV-Patienten 247,4 ± 139,3 

Sekunden und war somit statistisch signifikant unterschiedlich (p < 0,001). 

Abb. 12: Statistische Verteilung der ermittelten Belastungszeiten bei identischer 

kontinuierlicher Laststeigerung (16 W/min) in Bezug zum COPD-Schweregrad (p < 0,001) 

88

Zur graduellen Bewertung der maximal erreichten Sauerstoffaufnahmewerte (peak 

V˙ O 2 ) als Maß der kardiopulmonalen Leistungsfähigkeit bei valider Ausbelastung 

wurde das sogenannte „Ludwigshafen-Schema“ verwendet [229]. Hiermit werden 

die ermittelten peak V˙ O 2 -Werte im Verhältnis zum alters-, geschlechts-, größen- und 

gewichtsadjustierten Sollwert (V˙ O 2 max soll ) interpretiert. Diesen Berechnungen lag 

die in der Software LF8.5H SR1 des Ganshorn-Systems PowerCube® genutzte 

V˙ O 2 max-Sollwertformel nach Jones (1997) zugrunde (siehe Anlage 2) [143, 198]. 

Tabelle 30: Graduierung der kardiopulmonalen Leistungsfähigkeit auf der Grundlage von 

peak V˙ O 2 („Ludwigshafen-Schema“) [229] 

Kardiopulmonale Leistungsfähigkeit 

peak V˙ O 2 (in Prozent des Sollwertes) 

Normale Leistungsfähigkeit > 85 % 

Leicht eingeschränkte Leistungsfähigkeit 70 % – 84 % 

Mittelgradig eingeschränkte Leistungsfähigkeit 50 % – 69 % 

Schwer eingeschränkte Leistungsfähigkeit < 50 % 

Die durchschnittlich erreichte maximale Sauerstoffaufnahme betrug bei unseren 

COPD-Patienten 61,5 ± 19,4 % des berechneten Sollwertes, wobei eine Spannweite 

von 23,4 % bis 105,5 % des Sollwertes zu verzeichnen war. 

Nur 7 Patienten des Gesamtkollektivs (10,9 %) zeigten eine normale Leistungsfähigkeit 

mit einer maximalen Sauerstoffaufnahme ≥ 85 % der Norm. Diese waren in 5 

Fällen dem COPD-Schweregrad II und in 2 Fällen dem Schweregrad III zuzuordnen. 

57 Patienten (89,1 %) wiesen dagegen Leistungseinschränkungen unterschiedlichen 

Ausmaßes auf (siehe Tabelle 31). Es fand sich dabei eine statistisch hochsignifikante 

Korrelation zum FEV 1 -basierten Schweregrad der COPD (p < 0,001). 

Tabelle 31: Maximal erreichte Sauerstoffaufnahme in Prozent des Sollwertes in Bezug zum 

Schweregrad der COPD 

COPD II 

(n = 18) 

COPD III 

(n = 30) 

COPD IV 

(n = 16) 

p-Wert 

peak V˙ O 2 in Soll % 79,9 ± 14,4* 57,8 ± 13,7* 47,8 ± 19,1* < 0,001 

peak V˙ O 2 ≥ 85 Soll % n = 5 (27,8 %) n = 2 (6,7 %) – 

peak V˙ O 2 70 – 84 Soll % n = 8 (44,4 %) n = 3 (10,0 %) n = 3 (18,8 %) 

peak V˙ O 2 50 – 69 Soll % n = 5 (27,8 %) n = 18 (60,0 %) n = 4 (25,0 %) 

peak V˙ O 2 < 50 Soll % – n = 7 (23,0 %) n = 9 (56,3 %) 

*Mittelwert + Standardabweichung 

In allen COPD-Gruppen fiel eine große Spannweite der maximal erreichten Sauerstoffaufnahmewerte 

auf. 

89

Von den Patienten mit mittelschwerer COPD erreichte beispielsweise etwas mehr als 

ein Viertel (27,8 %) eine normale Sauerstoffaufnahme, während die gleiche Anzahl 

Patienten (27,8 %) bereits mittelgradig eingeschränkte Werte aufwies. 

In der COPD III- und COPD IV-Gruppe zeigte sich bei jeweils über 80 % der Patienten 

eine mittelschwere bis schwere Einschränkung der Sauerstoffaufnahmefähigkeit, 

wobei in beiden Gruppen ein komplett umgekehrtes Verhältnis vorlag: Die COPD- 

Patienten im Schweregrad III wiesen mehrheitlich (60 %) mittelschwere, die Patienten 

im Schweregrad IV mehrheitlich (56,3 %) schwere Einschränkungen der Sauerstoffaufnahme 

auf. In beiden Gruppen fand sich jedoch auch ein nahezu identischer 

Anteil von Patienten, die peak V˙ O 2 -Werte über 70 % des Sollwertes erreichten. 

2 Patienten im Schweregrad III wiesen sogar normale Werte ≥ 85 % des Sollwertes 

auf. Somit lag bei immerhin 5 COPD III- und bei 3 COPD IV-Patienten eine bessere 

kardiopulmonale Leistungsfähigkeit vor, als bei den 27,8 % der Patienten im Schweregrad 

II mit mittelgradigen peak V˙ O 2 -Einschränkungen. 

Abb. 13: Statistische Verteilung der maximal erreichten Sauerstoffaufnahme-Werte 

(in Prozent des Sollwertes) in Bezug zum Schweregrad der COPD (p < 0,001) 

Unter Zugrundelegung der Daten von Hiraga et al. (2003), die eine statistisch signifikante 

5-Jahres-Mortalitätssteigerung bei einer maximalen Sauerstoffaufnahme 

< 10 ml/min/kg belegen, finden sich in unserem Kollektiv 11 Patienten (17,2 %) in 

dieser prognostisch ungünstigen Konstellation [179]. Diese wiesen peak V˙ O 2 -Werte 

zwischen 7,12 und 9,12 ml/min/kg auf. 9 dieser Patienten (81,8 %) stammten aus der 

Gruppe mit sehr schwerer COPD (GOLD IV) und 2 Patienten (18,2 %) aus der mit 

90

schwerer COPD (GOLD III). Somit muss davon ausgegangen werden, dass über die 

Hälfte unserer Patienten im COPD-Schweregrad IV (56,3 %) mit einer 

5-Jahres-Mortaliät von 62 % behaftet sind. Dies trifft in nur 6,7 % auf unsere Patienten 

im Schweregrad III zu. Im Kollektiv mit Schweregrad II waren keine prognostisch 

relevanten Einschränkungen der maximal erreichten Sauerstoffaufnahme nachweisbar. 

Beim Vergleich der peak V˙ O 2 -basierten Prognosebewertungen mit dem ermittelten 

BODE-Index sind sehr gute Übereinstimmungen erkennbar. So finden sich genau die 

zwei Patienten aus der COPD III-Gruppe (6,9 %) mit einem prognostisch vergleichbar 

schlechten BODE-Score von 7 bzw. 8, die auch eine peak V˙ O 2 -Minderung < 10 

ml/min/kg aufweisen. In der Gruppe mit sehr schwerer COPD (GOLD IV) hatten wir 

bei 33 % eine BODE-Score von 7 bis 9 ermittelt. Berücksichtigt man allerdings die 4 

Patienten aus dieser Gruppe mit einer Spitzensauerstoffaufnahme < 10 ml/min/kg, 

die keinen 6-Minuten-Gehtest absolvierten und somit nicht in die BODE-Index- 

Auswertung eingehen konnten, liegt auch hier eine sehr gute Übereinstimmung beider 

Prognoseparameter vor. 

Das erfasste Spektrum der Sauerstoffaufnahmefähigkeit geht ebenfalls beeindruckend 

konform mit dem ermittelten Spektrum des Dyspnoeempfindens der Patienten 

entsprechend der modifizierten MRC-Skala (siehe Kapitel 5.1, Tabelle 7). 

Auf den statistisch hochsignifikanten Zusammenhang zwischen maximal erreichter 

Sauerstoffaufnahme und erzielter 6-Minuten-Gehstrecke wurde bereits in Kapitel 3.5 

eingegangen (siehe Abb. 10). 

Neben der Spitzensauerstoffaufnahme (peak V˙ O 2 ) wurde auch die Sauerstoffaufnahme 

im Bereich der ventilatorischen anaeroben Schwelle (V˙ O 2 an AT) bestimmt, 

also in einem motivationsunabhängigen submaximalen Belastungsbereich: Bis zum 

Erreichen der anaeroben Schwelle erfolgt eine aerobe Energiegewinnung, die eine 

erschöpfungsfreie körperliche Belastung zulässt [112]. Somit sind hier Aussagen zur 

Dauerleistungsfähigkeit möglich. 

Der Zeitpunkt des Überganges von aerober zu anaerober Energiegewinnung hängt 

unter anderem vom Sauerstoffextraktionsvermögen der Muskulatur, also deren Trai- 

91

ningszustand ab [112, 217]. Sauerstoffaufnahmewerte, die an der ventilatorischen 

anaeroben Schwelle < 40 % der berechneten maximalen Sauerstoffaufnahme betragen, 

sind sicher pathologisch und als Indiz einer frühzeitigen Sauerstoffminderversorgung 

der Muskulatur anzusehen [112, 217]. 

In Analogie zum „Ludwigshafen-Schema“ existiert auch eine Graduierung zur Bewertung 

der Leistungsfähigkeit an der anaeroben ventilatorischen Schwelle (siehe 

Tabelle 32) [217]. Die ermittelten Sauerstoffaufnahmewerte im Bereich der ventilatorischen 

anaeroben Schwelle (Bestimmung siehe Kapitel 2.5.2) werden dabei in 

Relation zum geschlechts-, alters-, größen- und gewichtsadjustierten Sollwert der 

maximalen Sauerstoffaufnahme (V˙ O 2 max soll ) gesetzt und interpretiert. Basis dafür 

war auch hier die im Ganshornsystem hinterlegte Sollwertformel nach Jones (1997) 

(siehe Anlage 2) [143, 198]. 

Tabelle 32: Graduierung der Leistungsfähigkeit auf der Grundlage der Sauerstoffaufnahme 

an der ventilatorischen anaeroben Schwelle [217] 

V˙ O 2 an AT in Prozent V˙ O 2 max soll 

Bewertung der Leistungsfähigkeit 

> 80 % – 60 % athletisch/trainiert 

59 % – 50 % normal 

49 % – 40 % untrainiert 

< 40 % pathologisch 

Die Messung der Sauerstoffaufnahme im Bereich der ventilatorischen anaeroben 

Schwelle erfolgte bei 62 der 64 Patienten (96,9 %). In 2 Fällen war keine zweifelsfreie 

Bestimmung der ventilatorischen anaeroben Schwelle möglich. Dies betraf 

2 Patienten im COPD-Schweregrad III. 

Im Gesamtkollektiv (n = 62) betrug die Sauerstoffaufnahme an der anaeroben 

Schwelle 42,1 ± 10,6 % der berechneten maximalen Sauerstoffaufnahme mit einem 

Minimum von 22,9 % V˙ O 2 max soll und einem Maximalwert von 71,2 % V˙ O 2 max soll . 

In Analogie zur peak V˙ O 2 war auch im submaximalen Belastungsbereich eine Abnahme 

der Sauerstoffaufnahme mit zunehmenden Schweregrad der COPD erfassbar. 

Sie wurde im COPD II-Kollektiv im Mittel mit 51,1 ± 8,8 % V˙ O 2 max soll , im COPD 

III-Kollektiv mit 40,3 ± 8,4 % V˙ O 2 max soll und im COPD IV-Kollektiv mit 35,2 ± 9,3 

% V˙ O 2 max soll ermittelt. Auch für diesen Parameter ergab sich ein statistisches Signifikanzniveau 

in Bezug auf den COPD-Schweregrad (p < 0,001). 

92

Abb. 14: Statistische Verteilung der ermittelten Sauerstoffaufnahme an der ventilatorischen 

anaeroben Schwelle (in Prozent der berechneten maximalen Sauerstoffaufnahme) in Bezug 

zum Schweregrad der COPD (p < 0,001) 

Bei 79 % aller Untersuchten lag eine V˙ O 2 an AT < 50 % der berechneten maximalen 

Sauerstoffaufnahme vor. Dies betraf 55,6 % der Patienten im Schweregrad II, 85,7 % 

der Patienten im Schweregrad III und 93,8 % der Patienten im Schweregrad IV. 

Eine pathologisch verminderte Sauerstoffaufnahme an der anaeroben Schwelle 

(< 40 % der errechneten maximalen Sauerstoffaufnahme) war bei 24 Patienten 

(38,7 %) zu registrieren. Davon entfielen 10 Patienten auf den Schweregrad IV, 13 

auf den Schweregrad III und 1 Patient auf den Schweregrad II. Somit wiesen fast 

zwei Drittel der COPD IV-Patienten (62,5 %) und knapp die Hälfte der COPD III- 

Patienten (46,4 %) V˙ O 2 an AT-Werte auf, die pathognomonisch für eine gestörte 

Sauerstoffversorgung der Muskulatur sind. 

Erheblich eingeschränkte Sauerstoffaufnahmewerte < 8 ml/min/kg an der anaeroben 

Schwelle, die praktisch nur noch Basisverrichtungen des Patienten ermöglichen, bestanden 

bei 14 Patienten (22,6 %), davon 9 Patienten im COPD-Schweregrad IV und 

5 Patienten im Schweregrad III. Dies entspricht einem Anteil von 56,3 % aller untersuchten 

COPD IV- und 17,9 % der COPD III-Patienten, wobei hier allerdings die 

Alters-, Größen- und Geschlechtsabhängigkeit des Parameters V˙ O 2 an AT vernachlässigt 

wurde. Die 9 Patienten mit sehr schwerer COPD und V˙ O 2 an AT 

< 8 ml/min/kg wiesen alle eine prognostisch eingeschränkte Spitzensauerstoffauf- 

93

nahme < 10 ml/min/kg auf. Von den 5 COPD III-Patienten war dies in 2 Fällen zu 

verzeichnen. 

Tabelle 33: Ermittelte Sauerstoffaufnahme im Bereich der ventilatorischen anaeroben 

Schwelle (in Prozent der berechneten maximalen Sauerstoffaufnahme) in Bezug zum Schweregrad 

der COPD 

COPD II (n = 18) COPD III (n = 28) COPD IV (n = 16) p-Wert 

V̇ O 2 an AT 

(in % V̇ O 2 max soll) 

51,1 ± 8,8* 40,3 ± 8,4* 35,2 ± 9,3* < 0,001 

> 80 % – 60 % n = 3 (16,7 %) – – 

59 % – 50 % n = 5 (27,8 %) n = 4 (14,3 %) n = 1 (6,3 %) 

49 % – 40 % n = 9 (50,0 %) n = 11 (39,3 %) n = 5 (31,3 %) 

< 40 % n = 1 (5,6 %) n = 13 (46,4 %) n = 10 (62,5 %) 

*Mittelwert ± Standardabweichung 

Der Vergleich der gemessenen Sauerstoffaufnahmewerte an der ventilatorischen anaeroben 

Schwelle mit den erzielten 6-Minuten-Gehdistanzen erbrachte einen geringen 

Zusammenhang mit einem Rangkorrelationskoeffizienten nach Spearman von 

0,265, der jedoch statistisch signifikant war (p = 0,049). 

Abb. 15: Korrelation von Sauerstoffaufnahme an ventilatorischer anaerober Schwelle (in 

ml/min) und 6-Minuten-Gehdistanz (in m) (nach Spearman) 

Bezüglich des Prognosemarkers BODE-Index verzeichneten wir in unserem Kollektiv 

einen hohen statistischen Zusammenhang mit der Sauerstoffaufnahme im Bereich 

94

der ventilatorischen anaeroben Schwelle (r = 0,743), der hochsignifikant war 

(p < 0,001). 

Abb. 16: Korrelation zwischen Sauerstoffaufnahme an ventilatorischer anaerober Schwelle 

(in ml/min) und BODE-Index (1 = 0 – 2 Punkte, 2 = 3 – 4 Punkte, 3 = 5 – 6 Punkte, 

4 = 7 – 10 Punkte) (p < 0,001) 

Die Bestimmung der ventilatorischen anaeroben Schwelle erfolgte unter kombinierter 

Nutzung der „V-Slope“-, der „Atemäquivalent“- und der „end tidal“-Methode 

(siehe Kapitel 2.5.2). Wie bereits erwähnt, war diese damit nur bei 2 Patienten des 

gesamten COPD-Kollektivs (3,1 %) nicht sicher zu identifizieren. 

Da es sich bei der ventilatorisch bestimmten anaeroben Schwelle um einen Übergangsbereich 

handelt, welcher vom Untersucher anhand oben genannter Charakteristika 

interaktiv festgelegt wurde, ergab sich die Frage nach dessen intraindividueller 

Reproduzierbarkeit. Deshalb wurde die VAT-Bestimmung in einem zeitlichen Abstand 

von mindestens 4 Monaten im selben Protokoll erneut durchgeführt und die 

jeweils ermittelten Werte für V˙ O 2 an AT bei der Erst- und Zweituntersuchung in einer 

Datenbank abgelegt. 

Die Prüfung der Übereinstimmung beider Messwerte erfolgte mit der Bland- 

Altmann-Methode, wobei die Standardabweichung der Messwertdifferenzen zugrunde 

gelegt wurde [41, 42]. Es zeigte sich, dass in 95 % der Fälle der Ausgangswert bis 

zu 62,1 ml/min größer oder bis zu 62,4 ml/min kleiner als der Wiederholungswert 

war. Die maximalen Übereinstimmungsgrenzen fanden sich dabei allerdings erst bei 

einer Sauerstoffaufnahme > 800 ml/min, bei den niedrigeren zeigten sich deutlich 

geringere Abweichungen (siehe Abb. 17). Hinweise auf systematische Abweichun- 

95

gen beider Messungen ergaben sich bei einer Mittelwertlinie ihrer Differenzen nahe 

Null (- 0,2) nicht. 

Abb. 17: Bland-Altmann-Plot zur Darstellung der intraindividuellen Messwertdifferenzen 

bei der Wiederholungsbestimmung der ventilatorischen anaeroben Schwelle 

Messung 1: V˙ O 2 an AT 1 (in ml/min), Messung 2: V˙ O 2 an AT 2 (in ml/min) 

Auffällig war der sehr hohe Anteil völliger Übereinstimmung beider Werte, der bei 

nahezu jedem zweiten Patienten (46,8 %) zu verzeichnen war. Dies resultiert aus 

dem Umstand, dass bei etwa der Hälfte der Patienten die ventilatorische anaerobe 

Schwelle mit den genannten Methoden eindeutig festzulegen war (z. B. klare Knickbildung 

der Volumenkurve in Panel 5), während dies bei der anderen Hälfte so nicht 

der Fall war. 

Unter Berücksichtigung des untersuchten Patientengutes mit COPD-assoziierten ventilatorischen 

Limitationen, häufig gestörter Atemeffizienz und Sauerstoffaufnahme 

und der Tatsache, dass bei der VAT-Bestimmung ein Übergangsbereich festgelegt 

wird, kann insgesamt von einer klinisch ausreichend guten Reproduzierbarkeit der 

ventilatorischen anaeroben Schwelle ausgegangen werden. 

96

3.7.2 Ventilation und Atemmechanik 

Als Basisgrößen zur Beurteilung der Ventilation und ihrer Anpassung an Belastungen 

wurden zunächst mittels PowerCube-Pneumotachographen die forcierte Einsekundenkapazität 

(FEV 1 ) und die inspiratorische Kapazität (IC) bestimmt und die 

individuell maximal mögliche Ventilation (Maximal Voluntary Ventilation, MVV) 

berechnet. 

Die Berechnung der MVV erfolgt durch die Multiplikation des gemessenen FEV 1 - 

Wertes mit einem Faktor, der in der Literatur zwischen 35 und 41 angegeben wird 

[198, 211, 217, 260, 330, 414]. Bei den vorliegenden Untersuchungen wurden sowohl 

der gewöhnlich eingesetzte Faktor 35 als auch der Faktor 41 verwendet. Die 

Nutzung des Faktors 41 erfolgte unter dem Aspekt, dass die spirometrische FEV 1 - 

Bestimmung über ein Atemstoßmanöver bei bronchialer Instabilität möglicherweise 

kleinere Werte liefert, als das tatsächlich ventilierbare Volumen unter rampenförmiger 

Belastung, dass also MVV in dieser Konstellation (exspiratorische bronchiale 

Kollapsneigung) mit dem Faktor 35 zu klein berechnet wird [217]. Daneben orientierten 

wir uns damit an den veröffentlichten Referenzwerten der SHIP-Studie, bei 

der ebenfalls der Faktor 41 zur Berechnung der maximal möglichen Ventilation bei 

Gesunden Verwendung fand [211]. 

Die so ermittelten Werte für MVV 35 (FEV 1 x 35) und MVV 41 (FEV 1 x 41) sind in 

Tabelle 34 dargestellt. Hierbei zeigte sich, dass den Patienten mit mittelschwerer 

COPD (GOLD II) gegenüber den COPD III-Patienten eine im Durchschnitt etwa 

1,5fach und gegenüber den COPD IV-Patienten eine etwa 2fach höhere maximale 

Ventilation pro Minute möglich war. Somit bestand in unserem COPD-Kollektiv 

eine per se eingeschränkte maximal erreichbare Ventilation, welche mit zunehmendem 

Schweregrad der bronchialen Obstruktion vom GOLD-Stadium II bis zum 

GOLD-Stadium IV im Mittel um etwa 50 % abnahm. 

Tabelle 34: Individuell maximal mögliche Ventilation (MVV) in Bezug zum COPD- 

Schweregrad. Angabe als MVV35 und MVV41 auf der Basis der FEV 1 -Werte (siehe Text) 

Maximal Voluntary Ventilation 

(MVV) 

COPD II 

(n = 18) 

COPD III 

(n = 30) 

COPD IV 

(n = 16) 

MVV 35 [L/min] 61,79 ± 13,49* 39,54 ± 7,59* 30,66 ± 10,91* 

MVV 41 [L/min] 72,38 ± 15,80* 46,31 ± 8,89* 35,92 ± 12,78* 


97

Für die konkrete Einschätzung der ventilatorischen Leistungsfähigkeit unserer Patienten 

berechneten wir das Verhältnis von tatsächlicher maximaler Minutenventilation 

(V˙ E max ) und errechnetem individuellen Maximalwert (MVV). Dabei wurden 

sowohl MVV 35 und MVV 41 zugrunde gelegt. Die maximale Ventilation wurde aus 

dem Produkt von exspiratorisch gemessenem maximal erreichten Atemzugvolumen 

(Vt) und maximaler Atemfrequenz bestimmt. Die so bestimmten Werte sind der Tabelle 

35 zu entnehmen. 

Es zeigte sich hierbei, dass die unter Belastung erbrachte maximale Minutenventilation 

unserer Patienten in einem vergleichbaren Verhältnis wie die berechneten MVV- 

Werte und somit auch wie die zugrunde gelegten FEV 1 -Werte mit zunehmendem 

COPD-Schweregrad abnahm: Die COPD II-Patienten erreichten unter Ausbelastung 

im Mittel ein gegenüber den COPD III-Patienten 1,46fach höheres und gegenüber 

den COPD IV-Patienten ein 1,7fach höheres maximales Atemminutenvolumen. Der 

tatsächliche Abfall der mittleren Minutenventilation bei Patienten mit mittelschwerer 

zu denen mit sehr schwerer COPD fiel dabei mit 42 % aber geringer aus, als der mit 

50 % berechnete Abfall der FEV 1 -basierten Maximalventilation. 

Tabelle 35: Gemessene mittlere maximale Minutenventilation (V˙ E max ) sowie deren prozentuales 

Verhältnis zum MVV 35 und MVV 41 in Bezug zum COPD-Schweregrad 

COPD II 

(n = 18) 

COPD III 

(n = 30) 

COPD IV 

(n = 16) 

V˙ E max [L/min] 57,01 ± 8,77* 38,89 ± 9,26* 32,88 ± 12,67* 

V˙ E/MVV 35 [in %] 94,49 ± 17,01* 99,60 ± 20,15* 108,41 ± 25,10* 

V˙ E/MVV 41 [in %] 80,66 ± 14,52* 85,02 ± 17,20* 92,54 ± 25,10* 


Die Ventilation ist bei untrainierten Gesunden niemals leistungsbegrenzend [217, 

431]. Bei maximaler Belastung beträgt die normale Minutenventilation etwa 20 % 

bis 50 % der maximal möglichen Ventilation (MVV), so dass eine physiologische 

Atemreserve von 50 % bis 80 % resultiert [431]. Für die Bewertung der untersuchten 

COPD-Patienten wurde eine erreichte maximale Ventilation > 70 % des MVV 

(Atemreserve < 30 %) als pathologisch festgelegt und bei Werten > 80 % des MVV 

(Atemreserve < 20 %) von einer atemmechanischen Limitation ausgegangen [217, 

339]. 

98

Unter Zugrundelegung der MVV 35 wiesen 61 unserer 64 Patienten (95,3 %) eine 

eingeschränkte Atemreserve < 30 % der maximal möglichen Ventilation und 54 Patienten 

(84,4 %) eine ventilatorische Limitation mit einer Atemreserve < 20 % des 

MVV 35 auf. Mit zunehmendem Schweregrad der COPD nahm die mittlere Atemreserve 

ab, wobei keine statistische Signifikanz erreicht wurde (p = 0,122). 

Die Patienten mit sehr schwerer COPD (GOLD IV) erreichten maximale Atemminutenvolumina, 

die im Mittel 108,4 + 25,1 % der MVV 35 betrugen und somit mehrheitlich 

höher als die berechnete maximal mögliche individuelle Ventilation waren. 

Auf der Basis des mit Faktor 41 berechneten MVV-Wertes (MVV 41 ) war bei 39 unserer 

Patienten (60,9 %) eine ventilatorische Limitation mit einer Atemreserve 

< 20 % zu verzeichnen. Dies betraf 12 Patienten der COPD IV-Gruppe (75 %), 18 

Patienten der COPD III-Gruppe (60 %) und 9 Patienten der COPD II-Gruppe (50 %). 

Bei Nutzung der MVV 41 lagen die objektiv erreichten maximalen Atemminutenvolumina 

bei allen COPD-Gruppen im Mittel unter 100 % der auf der Grundlage des 

FEV 1 -Wertes berechneten maximal möglichen Ventilation (siehe Tabelle 35). 

Bei der Analyse der Intrabreath-Strömungskurven fand sich unabhängig von den 

ermittelten Atemreserven bei allen Untersuchten eine exspiratorische Flusslimitation 

mit Überschreitung der vor Belastung aufgezeichneten maximalen exspiratorischen 

Strömungskurve (Hüllkurve) durch mindestens eine unter Belastung registrierte 

exspiratorische Strömungskurve. Der limitierend eingeschränkte exspiratorische 

Fluss war somit unabhängig vom Schweregrad der Atemwegsobstruktion bei allen 

Patienten das charakteristische Merkmal des Atemmusters. 

41 Patienten (64,1 %) wiesen darüber hinaus eine inspiratorische Flusslimitation auf. 

Hier zeigte sich eine Deckung oder Überschneidung der maximalen inspiratorischen 

Strömungskurve (Hüllkurve) durch die inspiratorische Strömungskurve unter maximaler 

Belastung. Die Einschränkungen im inspiratorischen Flussbereich betrafen alle 

COPD-Schweregrade und wurden bei 11 Patienten im Schweregrad II (61,1 % aller 

Patienten dieses Schweregrades), 18 Patienten im Schweregrad III (60 %) und 12 

Patienten im Schweregrad IV (75 %) registriert. 

99

Bei 47 Patienten des Untersuchungskollektivs (75,8 %; n = 62) konnte unter Belastung 

eine dynamische Lungenüberblähung mit Zunahme des endexspiratorischen 

Lungenvolumens (EELV), Verschiebung der Atemmittellage in Richtung der totalen 

Lungenkapazität (TLC) und Verminderung der inspiratorischen Kapazität (IC) nachgewiesen 

werden. Bei zwei Untersuchten war nur eine Strömungskurve unter Belastung 

registriert worden, so dass hier keine diesbezügliche Aussage möglich war. In 

allen Fällen war mit der dynamischen Hyperinflation an maximaler Last eine atemmechanisch 

wirksame Verminderung der inspiratorischen Volumenreserve 

(EILV/TLC > 90 %) verbunden, bei 78,7 % bestand bei Belastungsabbruch eine limitierende 

Einschränkung der IRV/TLC-Ratio < 6 % (EILV/TLC > 94 %). Die dynamische 

Lungenüberblähung zeigte sich bei allen COPD-Schweregraden und war 

bei 15 Patienten im Schweregrad II (83,3 %, n = 18), bei 20 Patienten im Schweregrad 

III (68,9 %, n = 29) und 10 Patienten im Schweregrad IV (66,7 %, n = 15) zu 

verzeichnen. Mit zunehmender Atemwegsobstruktion, also zunehmendem COPD- 

Schweregrad, setzten allerdings air trapping, konsekutive Verlagerung der Atemmittellage 

und Erschöpfung der inspiratorischen Volumenreserve bei bereits deutlich 

geringeren Belastungen und V˙ O 2 -Werten ein, als dies bei den Patienten mit mittelschwerer 

COPD der Fall war. 

15 Patienten des Gesamtkollektivs (24,2 %, n = 62) wiesen unter Belastung keine 

dynamische Hyperinflation auf. In zwei Fällen (13,3 %) zeigte sich ein konstantes 

endexspiratorisches Lungenvolumen (EELV), bei den übrigen (86,7 %) war eine 

belastungskorrelierte Abnahme des EELV mit konsekutiver Zunahme der inspiratorischen 

Kapazität (IC) zu verzeichnen. Dennoch bestand bei 14 dieser Patienten 

(93,3 %) bei Belastungsabbruch eine relevant eingeschränkte inspiratorische Volumenreserve 

(EILV/TLC > 90 %), wobei bei 10 Patienten (67,7 %) eine atemmechanisch 

limitierende Einschränkung der IRV/TLC-Ratio < 6 % (EILV/TLC > 94 %) 

registriert wurde. In einem Fall wurde ein pathologisch eingeschränkter EILV/TLC- 

Quotient von 88 % bestimmt. 

Unabhängig vom Nachweis oder Ausschluss einer dynamischen Hyperinflation war 

bei allen Untersuchten bei Belastungsabbruch ein vergleichbar eingeschränktes inspiratorisches 

Reservevolumen (IRV) zu verzeichnen, welches bei den Patienten mit 

Lungenüberblähung zwischen 0,0 Liter und 0,46 Liter und bei denen ohne Hyperinflation 

zwischen 0,02 Liter und 0,57 Liter betrug. 

100

Den aufgeführten atemmechanischen Problemen (exspiratorische Flusslimitation, 

inspiratorische Flusslimitation, dynamische Überblähung und erschöpfte inspiratorische 

Volumenreserve) standen unterschiedliche Atemstrategien der COPD-Patienten 

gegenüber. 

Bei 36 Patienten (56,2 %) fand sich in Panel 7 der Wasserman-Grafik ein typisches 

„obstruktives Atemmuster“, bei dem der erhöhte Ventilationsbedarf unter Belastung 

überwiegend durch eine Zunahme des Atemzugvolumens gedeckt und die Atemfrequenz 

nur wenig gesteigert wird [217]. Diese Strategie zeigte sich bei 10 Patienten 

im COPD-Schweregrad II (55,6 % aller Patienten dieses Schweregrades), 17 Patienten 

im Schweregrad III (56,7 %) und 9 Patienten im Schweregrad IV (56,3 %). Bei 

22 Patienten lag neben der exspiratorischen auch eine inspiratorische Flusslimitation 

vor, das entsprach 53,7 % aller Patienten mit dieser atemmechanischen Konstellation. 

21 Patienten wiesen eine dynamische Hyperinflation auf, d. h., knapp die Hälfte 

(48,8 %) aller Patienten mit belastungskorrelierter Lungenüberblähung 

reagierten mit diesem Atemmuster. 

25 Patienten (39,1 %) waren durch ein sogenanntes „physiologisches Atemmuster“ 

gekennzeichnet, welches durch eine zunächst einsetzende Vertiefung des Atemzugvolumens 

mit nachfolgender deutlicher Atemfrequenzsteigerung charakterisiert ist 

[217]. Dies betraf 8 Patienten im GOLD-Stadium II (44,4 % aller Patienten dieses 

Stadiums), 12 Patienten im GOLD-Stadium III (40,0 %) und 5 Patienten im GOLD- 

Stadium IV (31,3 %). Ein „physiologisches Atemmuster“ konnte bei 16 Patienten mit 

exspiratorischer und inspiratorischer Flusslimitation (39 % aller Patienten mit dieser 

atemmechanischen Konstellation) und 20 Patienten mit dynamischer Lungenüberblähung 

(46,5 % aller Patienten mit diesem Sonderfall der Atemmechanik) festgestellt 

werden. 

3 Patienten (4,7 %) konnten die ventilatorischen Anforderungen unter Belastung nur 

über eine Zunahme der Atemfrequenz, nicht aber über eine Steigerung des Atemzugvolumens 

realisieren. Dieses „restriktive Atemmuster“ zeigte sich bei 2 Patienten mit 

sehr schwerer COPD (GOLD IV) und einem Patienten im COPD-Schweregrad III, 

wobei alle neben einer exspiratorischen auch eine inspiratorische Flusslimitation 

aufwiesen und in zwei Fällen (je einmal GOLD-Stadium III und IV) eine dynami- 

101

sche Hyperinflation bestand [217]. Bei allen diesen Fällen waren bereits bei kleinsten 

Belastungen atemmechanische Limitationen zu verzeichnen, die eine Erhöhung des 

Atemzugvolumens nicht zuließen. 

Unabhängig von der Atemstrategie der Patienten war festzustellen, dass mit zunehmendem 

Schweregrad der COPD die Steigerung des Atemzugvolumens unter Belastung 

signifikant abnahm (p = 0,022). So konnte in der COPD II-Gruppe das maximale 

Atemzugvolumen im Mittel auf 58,4 ± 9,6 % der Vitalkapazität gesteigert werden. 

In der COPD III-Gruppe war dies bis 53,2 % ± 12,8 % der Vitalkapazität und in der 

COPD IV-Gruppe nur noch bis 46,7 % ± 14,6 % der Vitalkapazität möglich. 

Abb. 18: Korrelation zwischen maximalem (exspiratorisch ermittelten) Atemzugvolumen 

(Vt ex ) in Prozent der Vitalkapazität (VC) und dem COPD-Schweregrad (p = 0,022) 

3.7.3 Atemeffizienz und Gasaustausch 

Ventilation und Gasaustausch können über die sogenannten ventilatorischen Äquivalente 

für Sauerstoff (EQO 2 ; V˙ E/V˙ O 2 ) und Kohlendioxid (EQCO 2 ; V˙ E/V˙ CO 2 ) integrativ 

erfasst und beurteilt werden. Diese werden über die Quotienten aus Atemminutenvolumen 

(V˙ E) und Sauerstoffaufnahme (V˙ O 2 ) bzw. Kohlendioxidabgabe 

(V˙ CO 2 ) fortlaufend bestimmt und spiegeln die Effizienz des Gasaustausches bei gegebenem 

Atemminutenvolumen zu einem definierten Zeitpunkt der Belastung wider 

[112]. Mit einer Abnahme der ventilatorischen Äquivalente verbindet sich eine Effizienzsteigerung 

der Atmung und umgekehrt [112, 217]. 

102

Das ventilatorische Äquivalent für Kohlendioxid (V˙ E/V˙ CO 2 ) betrug im Gesamtkollektiv 

unter Ruhebedingungen im Durchschnitt 40,8 ± 6,9. Entsprechend den Ergebnissen 

der SHIP-Studie (2009), bei der keiner der gesunden Probanden einen 

Ruhe-V˙ E/V˙ CO 2 > 50 aufwies, wurde diese Marke als pathologischer cut off-Wert für 

die vorliegenden Untersuchungen festgelegt [211]. Bei 6 der 64 Patienten (9,4 %) lag 

ein solch eindeutig pathologisch erhöhter Wert > 50 vor, d. h., diese Patienten mussten 

unter Ruhebedingungen mehr als 50 Liter (maximal 63,8 Liter) Luft ventilieren, 

um einen Liter Kohlendioxid abzugeben. Dies betraf 2 Patienten im COPD- 

Schweregrad II und 4 Patienten im Schweregrad III, während kein Patient im Schweregrad 

IV diese Konstellation aufwies. Ein statistischer Zusammenhang zwischen 

dem COPD-Schweregrad und der Ruhe-Atemeffizienz fand sich nicht 

(p = 0,290). 

Bei Belastung kommt es unter physiologischen Bedingungen zu einem Absinken der 

Atemäquivalente durch eine Zunahme der Atemeffizienz infolge einer Anpassung 

der pulmonalen Perfusion an die Ventilation [112, 217]. Das Optimum wird dabei für 

V˙ E/V˙ O 2 an der ventilatorischen anaeroben Schwelle und für V˙ E/V˙ CO 2 am ventilatorischen 

Kompensationspunkt erreicht [112, 217]. CO 2 -Atemäquivalentwerte > 35 im 

Bereich der anaeroben Schwelle werden als pathologisch gewertet [172, 211, 217, 

381]. 

An der ventilatorischen anaeroben Schwelle bestand im Gesamtkollektiv ein durchschnittlicher 

Atemäquivalentwert für CO 2 von 35,5 ± 6,2, wobei als Extremwerte 

21,1 und 50,1 erfasst wurden. Exakt die Hälfte der Patienten wies einen sicher pathologisch 

erhöhten Wert > 35 auf. Diese Situation fand sich bei 6 der 18 COPD II- 

Patienten (33,3 %), bei 16 der 30 COPD III-Patienten (53,3 %) und bei 10 der 16 

COPD IV-Patienten (62,5 %). Somit nahm der Anteil von Patienten mit einer Atemeffizienzstörung 

unter Belastung mit dem Schweregrad der COPD zu. Er war in der 

COPD IV-Gruppe fast doppelt so hoch wie in der COPD II-Gruppe. 

Die Patienten in den GOLD-Schweregraden III und IV wiesen dabei nahezu identische 

mittlere Atemäquivalente für CO 2 (36,8 ± 6,2 vs. 36,9 ± 3,9) auf. Ein statistischer 

Zusammenhang zwischen den Äquivalentwerten an der anaeroben Schwelle 

103

zum COPD-Schweregrad ergab sich auch im Hinblick auf die COPD II-Gruppe mit 

einem V˙ E/V˙ CO 2 -Mittelwert von 32,2 ± 6,9 nicht (p = 0,163). 

Tabelle 36: Atemäquivalente für CO 2 (V˙ E/V˙ CO 2 ) in Ruhe, an ventilatorischer anaerober 

Schwelle und deren Differenz in Bezug zum Schweregrad der COPD. Anzahl der Patienten 

mit sicher pathologischer V˙ E/V˙ CO 2 in Ruhe (> 50) und an AT (> 35) 

COPD II 

(n = 18) 

COPD III 

(n = 30) 

COPD IV 

(n = 16) 

p-Wert 

V˙ E/V˙ CO 2 in Ruhe 39,5 ± 8,6* 41,9 ± 7,2* 40,1 ± 3,6* 0,290 

V˙ E/V˙ CO 2 in Ruhe > 50 n = 2 (11,1 %) n = 4 (13,3 %) – 

V˙ E/V˙ CO 2 an AT 32,2 ± 6,9* 36,8 ± 6,2* 36,9 ± 3,9* 0,163 

V˙ E/V˙ CO 2 an AT > 35 n = 6 (33,3%) n = 16 (53,3 %) n = 10 (62,5%) 

V˙ E/V˙ CO 2 in Ruhe – 7,3 ± 3,1* 5,1 ± 3,1* 3,2 ± 2,5* < 0,001 

V˙ E/V˙ CO 2 an AT 


Dagegen zeigte sich eine statistisch hochsignifikante Korrelation zwischen dem 

Schweregrad der COPD und dem Grad der Atemeffizienzsteigerung unter Belastung, 

gemessen als Differenz aus den ventilatorischen Äquivalenten für CO 2 in Ruhe und 

im Bereich der ventilatorischen anaeroben Schwelle (p < 0,001). So nahm das CO 2 - 

Atemäquivalent bei den Patienten mit COPD II durchschnittlich um 7,3 (± 3,1) ab, 

während es sich bei den COPD III-Patienten um 5,1 (± 3,1) und bei den COPD IV- 

Patienten nur noch um 3,2 (± 2,5) verringerte. Auffällig war dabei wiederum die 

Situation in der COPD III-Gruppe mit einem erfassten Spektrum zwischen normaler 

Atemeffizienzsteigerung einerseits und fehlender Ökonomisierung bis hin zur Verschlechterung 

der Atemeffizienz auf der anderen Seite. 

Abb. 19: Korrelation zwischen Atemeffizienzsteigerung bis zur ventilatorischen anaeroben 

Schwelle und Schweregrad der COPD (p < 0,001) 

104

Zur Differenzierung der Ursache(n) einer gestörten Atemeffizienz in Ruhe und/oder 

bei Belastung wurden die endexspiratorischen Partialdrücke für Kohlendioxid 

(P ET CO 2 ) in Ruhe, an der ventilatorischen anaeroben Schwelle und im Bereich der 

maximalen Belastung erfasst. 

Diese wiesen unter Ruhebedingungen einen Durchschnittswert von 29,3 ± 4,2 

mmHg auf und lagen somit im Mittel knapp unter der 2,5 % Quantile des bereits 

erwähnten Referenzwertkollektivs der SHIP-Studie [211]. Signifikante Unterschiede 

zwischen den einzelnen COPD-Gruppen fanden sich dabei nicht (p = 0,143), der 

Ruhe-P ET CO 2 wurde bei den COPD II-Patienten mit 29,0 ± 4,4 mmHg, den COPD 

III-Patienten mit 28,7 + 4,2 mmHg und den COPD IV-Patienten mit 30,9 ± 3,6 

mmHg bestimmt. 

An der ventilatorischen anaeroben Schwelle war eine Zunahme des endexspiratorischen 

CO 2 -Partialdruckes auf 35,4 ± 5,1 mmHg bei den Patienten mit mittelschwerer 

COPD, auf 33 ± 5,1 mmHg bei den Patienten mit schwerer COPD und auf 33 ± 3,1 

mmHg bei den Patienten mit sehr schwerer COPD zu verzeichnen. Es ergab sich 

kein statistischer Zusammenhang zwischen den absoluten P ET CO 2 -Werten und den 

einzelnen COPD-Schweregraden (p = 0,165). 

Bei Betrachtung der Differenzen zwischen den in Ruhe und den an der ventilatorischen 

anaeroben Schwelle gemessenen endexspiratorischen CO 2 -Partialdrücken war 

jedoch eine statistisch hochsignifikante Korrelation zwischen dem Anstieg des 

P ET CO 2 und dem Schweregrad der COPD festzustellen (p < 0,001). So betrug die 

Erhöhung des P ET CO 2 bis zur AT bei den Patienten im COPD-Schweregrad II im 

Mittel 6,3 ± 2,1 mmHg, bei den Patienten im COPD-Schweregrad III 4,0 ± 1,6 

mmHg und den Patienten im COPD-Schweregrad IV 2,1 ± 2,6 mmHg. 

105

Abb. 20: Differenz zwischen endexspiratorischen CO 2 -Partialdrücken in Ruhe und an der 

ventilatorischen anaeroben Schwelle (in mmHg) in Korrelation zum Schweregrad der COPD 

(p < 0,001) 

Im Bereich der maximalen Belastung war im Gesamtkollektiv eine durchschnittliche 

Zunahme des endexspiratorischen CO 2 -Partialdruckes gegenüber dem Ruhewert um 

etwa 6,5 mmHg auf 35,9 ± 5,9 mmHg zu verzeichnen. 

Der P ET CO 2 max betrug im COPD II-Kollektiv 37,3 ± 5,5 mmHg, im COPD III- 

Kollektiv 35,9 ± 6,7 mmHg und bei den COPD IV-Patienten 34,3 ± 4,5 mmHg 

(p = 0,287). 

Tabelle 37: Mittlere endexspiratorische CO 2 -Partialdrücke (P ET CO 2 ) in Ruhe, an ventilatorischer 

anaerober Schwelle und bei maximaler Belastung in Bezug zum Schweregrad der 

COPD 


(n = 18) (n = 30) n = 16) 

P ET CO 2 in Ruhe [mmHg] 29,0 ± 4,4 28,7 ± 4,2 30,9 ± 3,6 0,143 

P ET CO 2 an AT [mmHg] 35,4 ± 5,1 33,0 ± 4,5 33,0 ± 3,1 0,165 

P ET CO 2 -Anstieg bis zur 6,3 ± 2,1 4,0 ± 1,6 2,1 ± 2,6 < 0,001 

AT [mmHg] 

P ET CO 2 max [mmHg] 37,3 ± 5,5 35,9 ± 6,7 34,3 ± 4,5 0,287 

P ET CO 2 -Anstieg bis zur 

max Belastung [mmHg] 

8,3 ± 3,5 7,2 ± 3,8 3,4 ± 4,9 0,018 

Auch hier war festzustellen, dass der P ET CO 2 mit zunehmendem COPD-Schweregrad 

unter Belastung signifikant geringer anstieg (p = 0,018): in der GOLD II-Gruppe 

durchschnittlich um 8,3 (± 3,5) mmHg, in der GOLD III-Gruppe um 7,2 (± 3,8) 

mmHg und in der GOLD IV-Gruppe um 3,4 (± 4,9) mmHg. 

106

Abb. 21: Differenz zwischen endexspiratorischen CO 2 -Partialdrücken in Ruhe und bei maximaler 

Belastung (in mmHg) in Korrelation zum Schweregrad der COPD (p = 0,018) 

Die arterio-alveoläre CO 2 -Partialdruckdifferenz (aADCO 2 ) wurde aus PaCO 2 und 

P ET CO 2 zum Zeitpunkt der maximalen Belastung berechnet. Bei Patienten, bei denen 

die zweite BGA unter Belastung nicht mehr realisiert werden konnte, wurden die 

korrespondierenden Werte im Bereich der ventilatorischen anaeroben Schwelle genutzt. 

Im Untersuchungskollektiv war mit zunehmendem GOLD-Schweregrad ein signifikanter 

Anstieg der aADCO 2 zu verzeichnen (p < 0,001). Sie betrug bei den COPD II- 

Patienten im Mittel 2,7 ± 4,0 mmHg, bei den COPD III-Patienten 6,1 ± 4,4 mmHg 

und bei den COPD IV-Patienten 9,9 ± 5,8 mmHg. 

Tabelle 38: Mittlere arterio-alveoläre CO 2 -Partialdruckdifferenz (aADCO 2 ) unter Belastung 

und Anzahl der Patienten mit sicher pathologischem Wert > 6 mmHg in Bezug zum Schweregrad 

der COPD 

COPD II COPD III 

COPD IV p-Wert 

(n = 18) (n = 30) 

(n = 16) 

aADCO 2 [mmHg] 2,7 ± 4,0 6,1 ± 4,4 9,9 ± 5,8 < 0,001 

aADCO 2 > 6 mmHg n = 5 (27,8 %) n = 17 (56,7 %) n = 12 (75,0 %) 


Eine sicher pathologische arterio-alveoläre CO 2 -Partialdruckdifferenz > 6 mmHg 

fand sich bei 5 COPD II-Patienten (27,8 % aller COPD II-Patienten), bei 17 COPD 

III-Patienten (56,7 %) und bei 12 COPD IV-Patienten (75 %). 

107

Abb. 22: Korrelation zwischen aADCO 2 (Synonym P(a-ET)CO 2 ) unter Belastung (in mmHg) 

und Schweregrad der COPD (p < 0,001) 

Die alveolo-arterielle Sauerstoffpartialdruckdifferenz (AaDO 2 ) wurde als Differenz 

aus P ET O 2 und PaO 2 ebenfalls im Bereich der maximalen Belastung bzw. alternativ 

an der ventilatorischen anaeroben Schwelle bestimmt. 

In Analogie zur aADCO 2 ergab sich unter Belastung für die AaDO 2 ebenfalls eine 

statistisch signifikante Zunahme mit steigendem GOLD-Stadium (p = 0,002). In der 

COPD II-Gruppe wurde eine durchschnittliche AaDO 2 von 38,7 ± 10,6 mmHg, in 

der COPD III-Gruppe von 41,5 ± 9,1 mmHg und in der COPD IV-Gruppe von 52,4 

± 11,3 mmHg ermittelt. 

Abb. 23: Korrelation zwischen AaDO 2 unter Belastung (in mmHg) und Schweregrad der 

COPD (p = 0,002) 

108

Unabhängig von Alter und Geschlecht wird eine alveolo-arterielle Sauerstoffpartialdruckdifferenz 

> 35 mmHg als sicher pathologisch gewertet [217]. Diese Konstellation 

fand sich bei allen Patienten im COPD-Schweregrad IV sowie bei jeweils zwei 

Drittel der Patienten im Schweregrad III und Schweregrad II. 

Tabelle 39: Mittlere AaDO 2 unter Belastung und Anzahl der Patienten mit sicher pathologischem 

Wert > 35 mmHg in Bezug zum Schweregrad der COPD 


(n = 18) 

(n = 30) (n = 16) 

AaDO 2 [mmHg] 38,7 ± 10,6* 41,5 ± 9,1* 52,4 ± 11,3* 0,002 

AaDO 2 > 35 mmHg n = 12 (66,7 %) n = 20 (66,7 %) n = 16 (100 %) 


Eine relevante Belastungshypoxämie mit PaO 2 -Werten < 60 mmHg unter Belastung 

wurde bei 62 % der GOLD IV-Patienten, bei 23 % der GOLD III- und bei 22 % der 

GOLD II-Patienten registriert. An der anaeroben Schwelle waren bei 50 % aller 

COPD IV-Patienten und bei 6,7 % der COPD III-Patienten schwere Hypoxämien mit 

Sauerstoffpartialdrücken < 55 mmHg zu verzeichnen. Bei maximaler Belastung liegen 

nur Werte für 41 Patienten vor, so dass diesbezüglich keine objektive Aussage 

zum Gesamtkollektiv mehr möglich ist. Gegenüber den arteriellen Blutgasanalysen 

an der ventilatorischen anaeroben Schwelle zeigte sich hier jedoch bei drei weiteren 

COPD IV-Patienten, einem Patient im GOLD-Stadium III und einem Patienten im 

GOLD-Stadium II ein PaO 2 -Abfall < 55 mmHg. 

Somit ist festzustellen, dass das untersuchte Patientenkollektiv durch eine frühzeitige 

und mit dem Schweregrad der Atemwegsobstruktion signifikant zunehmende Gasaustauschstörung 

unter Belastung gekennzeichnet war, die die überwiegende Mehrheit 

der Patienten aller COPD-Schweregrade betraf. Dieses Ergebnis geht mit der 

über die CO-Transfermessung ermittelten Konstellation einer bereits unter Ruhebedingungen 

vorliegenden Gasaustauschstörung bei zwei Drittel der untersuchten 

COPD II- und bei allen Patienten in den GOLD-Stadien III und IV konform (siehe 

3.2.2). 

3.7.4 Kardiale Parameter und Sauerstoffpuls 

Der Sauerstoffpuls gibt die pro Herzschlag in die pulmonale Zirkulation eingehende 

Sauerstoffmenge an. Diese ist vom kardialen Schlagvolumen und der arterio-venösen 

109

Sauerstoffkonzentrationsdifferenz abhängig [112, 217]. Der Sauerstoffpuls 

(V˙ O 2 /HR) errechnet sich aus dem Quotienten aus Sauerstoffaufnahme und Herzfrequenz 

und wird bei der Spiroergometrie kontinuierlich bestimmt. 

Neben der Beschreibung des Verlaufes der Sauerstoffpulskurve unter Belastung erfolgte 

eine statistische Analyse der an maximaler Belastung ermittelten V˙ O 2 /HR- 

Werte. Als Normwerte wurden dabei der geschlechts-, alters-, größen- und gewichtsadjustierte 

Soll-V˙ O 2 max nach Jones (1997) und die maximale Herzfrequenz als Differenz 

von 200 und dem Alter des Patienten zugrunde gelegt [143, 198]. Es kam 

dabei für die Bestimmung der maximalen Herzfrequenz bewusst der Basiswert 200 

(und nicht 220) zur Anwendung, da ein Patientenkollektiv und keine gesunden Probanden 

untersucht wurden. 

Auf der Grundlage der so ermittelten Normwerte zeigte sich, dass in allen COPD- 

Gruppen der durchschnittliche maximale Sauerstoffpuls erniedrigt war. Er betrug bei 

den Patienten im GOLD-Stadium II 12,6 ± 2,9 ml V˙ O 2 /beat bei einem errechneten 

mittleren Sollwert von 15,5 ± 2,2 ml V˙ O 2 /beat, bei den Patienten im GOLD-Stadium 

III 8,9 + 2,3 ml V˙ O 2 /beat (Sollwert 14,1 ± 2,0 ml V˙ O 2 /beat) und bei den Patienten im 

GOLD-Stadium IV 7,2 ± 3,5 ml V˙ O 2 /beat (Sollwert 13,2 ± 3,0 ml 

V˙ O 2 /beat). Dabei war eine statistisch hochsignifikante Abnahme des Sauerstoffpulses 

mit zunehmendem GOLD-Stadium festzustellen (p < 0,001). 

110

Abb. 24: Korrelation zwischen maximalem Sauerstoffpuls (in ml/beat) und Schweregrad der 

COPD (p < 0,001) 

Bei Verwendung der in praxi gebräuchlichen Anhaltswerte für den Sauerstoffpuls, 

welche für Frauen mit 10 ml V˙ O 2 /Herzschlag und für Männer mit 15 ml 

V˙ O 2 /Herzschlag angegeben werden, ergibt sich eine identische Situation mit Nachweis 

eines erniedrigten Sauerstoffpulses bei 92,2 % aller Untersuchten [217]. 

4 Patienten im COPD-Schweregrad II und ein Patient im Schweregrad IV wiesen bei 

dieser Konstellation normale maximale Sauerstoffpulse auf. Bei dem COPD IV- 

Patienten (ID 28370) fiel hierbei eine Vorhofflimmerarrthymie mit bradykardem 

Kammerfrequenzspektrum und chronotroper Inkompetenz auf, die das Anstiegsverhalten 

des Sauerstoffpulses erklärt. 

Tabelle 40: Ermittelter maximaler Sauerstoffpuls in Bezug zum Schweregrad der COPD 

sowie zu Anhalts- und Sollwerten (siehe Text) 


(n = 18) (n = 30) (n = 16) 

V˙ 0 2 /HRmax [ml/beat] 12,6 ± 2,9* 8,9 ± 2,3* 7,2 ± 3,5* < 0,001 

Frauen > 10 bzw. Männer n = 4 (22,2 %) – n = 1 (6,3 %) 

> 15 ml/beat (normal) 

Frauen < 10 bzw. Männer n = 14 (77,8 %) n = 30 (100 %) n = 15 (93,8 %) 

< 15 ml/beat (erniedrigt) 

V˙ O 2 max pred./HRmax 15,5 ± 2,2* 14,1 ± 2,0* 13,2 ± 3,0* 0,020 

(200 – Lebensalter) 


Bei der Analyse der aufgezeichneten Sauerstoffpulskurven war bei 49 Patienten 

(76,6 %) ein stetiger Anstieg wechselnder Steilheit ohne Erreichen des maximalen 

Sollwertes zu verzeichnen (siehe Abb. 25). 

111

Abb. 25: Sauerstoffpulskurve mit konstantem Anstieg bis zum Belastungsabbruch ohne 

Erreichen des Sollwertes (ID 28153) 

Bei 15 Patienten (23, 4 %) war im Verlauf der Sauerstoffpulskurve die Ausbildung 

eines eindeutigen Plateaus zu beobachten, d. h., die steigende körperliche Belastung 

war in diesen Fällen nicht mit einer Zunahme der O 2 -Aufnahme in die pulmonale 

Zirkulation verbunden. Dies betraf 7 Patienten im COPD-Schweregrad IV (43,8 % 

aller Patienten dieses Schweregrades), 6 Patienten im Schweregrad III (20,0 %) und 

2 Patienten im Schweregrad II (11,1 %). 

Dabei setzte die Plateaubildung bei der überwiegenden Mehrheit der Patienten 

(80 %) erst nach einem primären Anstieg der V˙ O 2 /HRmax-Kurve ein, in der Regel 

nach Erreichen der ventilatorischen anaeroben Schwelle (siehe Abb. 26). 

Abb. 26: Anstieg der Sauerstoffpulskurve bis zur AT, dann Plateaubildung (ID 17311) 

112

Bei 3 Patienten war ein primär horizontaler Verlauf der Sauerstoffpulskurve ohne 

jegliche Anstiegstendenz zu verzeichnen. Es handelte sich hierbei ausschließlich um 

Patienten mit sehr schwerer COPD im GOLD-Stadium IV (siehe Abb. 27). 

Abb. 27: Fehlender Anstieg der Sauerstoffpulskurve unter Belastung (ID 4638) 

Bei der Bewertung des Herzfrequenzverhaltens unter Belastung fand die in der Software 

des Ganshornsystems hinterlegte und den aktuellen Leitlinien entsprechende 

Sollwertformel von Hollmann und Hettinger (1990) Anwendung, bei der die Differenz 

aus 220 und dem Lebensalter als maximale Herzfrequenz definiert ist [143, 185, 

390]. 

Die Differenz aus der so berechneten und der tatsächlich erreichten maximalen Herzfrequenz 

wird als Herzfrequenzreserve bezeichnet. Diese gilt bei Werten < 10 Schläge 

pro Minute als kardiales Ausbelastungskriterium [217]. 

Als submaximale Herzfrequenz wurde der bei der Fahrradergometrie geltende 

Richtwert von 85 % der maximalen Herzfrequenz genutzt [430]. 

61 Untersuchte (95,3 %) wiesen während der spiroergometrischen Untersuchung 

einen Sinusrhythmus auf, bei 3 Patienten (4,7 %) lag Vorhofflimmern vor. 

Signifikante pathologische ST-Strecken-Veränderungen oder pectanginöse Beschwerden 

traten bei keinem Patienten auf. 

Eine kardiale Ausbelastung mit erschöpfter Herzfrequenzreserve bestand bei 12 Patienten 

(18,8 %), wobei drei Patienten dem COPD-Schweregrad IV, vier Patienten 

113

dem Schweregrad III und fünf Patienten dem Schweregrad II zuzuordnen waren. In 2 

Fällen bestand eine Vorhofflimmerarrhythmie. Mit Ausnahme eines Patienten mit 

einer diskret erniedrigten linksventrikulären Ejektionsfraktion (52 %) lag bei allen 

anderen eine uneingeschränkte linksventrikuläre Pumpfunktion vor. Dagegen bestanden 

bei 10 Patienten (83,3 %) echokardiographische Kriterien einer diastolischen 

linksventrikulären Dysfunktion. 

43 Patienten (67,2 %) erreichten am Belastungsmaximum ihre berechneten submaximalen 

Herzfrequenzen nicht. Somit war bei zwei Drittel unserer Untersuchten das 

unauffällige elektrokardiographische ST-Streckenverhalten für einen Ausschluss 

einer signifikanten Myokardischämie diagnostisch nicht beweisend. 

Bei 21 Patienten (32,8 %) lagen die registrierten Herzfrequenzen > 85 % des maximalen 

Sollwertes, so dass nur bei diesem einen Drittel unserer Patienten eine objektive 

Aussage zu signifikanten EKG-Veränderungen im Sinne einer koronaren Herzkrankheit 

getroffen werden konnte. 

4. Diskussion 

Ausgehend von der komplexen Pathophysiologie und klinischen Heterogenität der 

chronisch obstruktiven Lungenerkrankung (COPD) sowie einer kritischen Bestandsaufnahme 

der aktuellen Standards der Diagnostik und Schweregradeinteilung 

dieser Erkrankung sollte mit der vorliegenden Arbeit die diagnostische Wertigkeit 

der Spiroergometrie bei der Evaluation von COPD-Patienten geprüft werden. Als 

Rationale für den diagnostischen Einsatz der Spiroergometrie galt dabei – neben der 

Erfassung der kardiopulmonalen Leistungsfähigkeit als bestem Prognoseparameter 

für Patienten mit COPD – vor allem die Möglichkeit einer subtilen Abbildung aller 

Teilbereiche der Atmung (Ventilation, Gasaustausch, Zirkulation und Stoffwechsel) 

unter Belastung [179, 297, 298]. 

Vergleichend zu den aktuellen diagnostischen Standardverfahren Spirometrie, Bodyplethysmographie, 

Messung von CO-Transferfaktor- und -koeffizient, Blutgasanalyse 

und 6-Minuten-Gehtest wurden bei 64 COPD-Patienten der GOLD- 

Schweregrade II bis IV spiroergometrische Untersuchungen mit dem Standard- 

114

Protokoll der SHIP-Studie, einem modifizierten Jones-Protokoll, durchgeführt [197, 

211]. Zur weiteren Patientencharakterisierung erfolgten eine transthorakale Echokardiographie, 

die Bestimmung der NT-proBNP-Konzentration im Serum sowie die 

Erfassung weiterer Laborparameter. Alle erhobenen Befunde wurden im Kontext zur 

FEV 1 -basierten Schweregradeinteilung der GOLD-Leitlinie interpretiert und gewertet 

[149]. 

Das untersuchte Kollektiv entsprach hinsichtlich Alters- und Geschlechtsverteilung, 

Raucherstatus, kumulativen Zigarettenpackungsjahren, Lungenfunktionsparametern 

und Dyspnoe-Schweregraden nach der Modified Medical Research Council-Skala 

übereinstimmend den Patientencharakteristika zahlreicher veröffentlichter COPD- 

Studien [70, 166, 179, 233, 248, 295, 297]. 

Die erfassten Begleiterkrankungen der Patienten gehen konform mit einer Vielzahl 

von Publikationen zu COPD-Komorbiditäten sowie von der BODE Collaborative 

Group 2011 diesbezüglich veröffentlichten Daten von 1 659 COPD-Patienten aller 

GOLD-Schweregrade: Es dominieren kardiovaskuläre Erkrankungen mit einer Prävalenz 

von 21,9 % (BODE Collaborative Group 30,2 %), gefolgt von Diabetes mellitus 

bei 12,5 % der Patienten, Diabetes mellitus mit Folgekomplikationen bei 4,6 % 

(BODE Collaborative Group 4,0 %) und Bronchialkarzinom bei 6,25 % der Patienten 

(BODE Collaborative Group 9,1 %) [15, 39, 105, 106, 171, 244, 247, 256]. Somit 

kann das vorliegende Untersuchungskollektiv als repräsentativ im Sinne der Fragestellungen 

eingeschätzt werden. 

Die untersuchten Patienten wiesen zu 90 Prozent stabile Erkrankungen auf. Die mittlere 

Anzahl der Exazerbationen in den letzten 12 Monaten vor Einschluss in die Untersuchungen 

war dabei in den GOLD-Stadien III und IV nahezu identisch (< 1 pro 

Jahr), bei allen Untersuchten im GOLD-Stadium II war in diesem Zeitraum keine 

Exazerbation zu verzeichnen gewesen. Patienten mit zwei oder mehreren Exazerbationen 

pro Jahr („frequent exacerbator“) machten einen Anteil von 10,9 % im Gesamtkollektiv 

aus [149, 191]. 

Bei allen Untersuchten bestand zum Zeitpunkt der Untersuchungen eine antiobstruktive 

inhalative Therapie, wobei übereinstimmend bei allen COPD-Schweregraden 

vorzugsweise inhalative LAMA/LABA-Kombinationen Anwendung fanden. 

Daneben war in allen untersuchten GOLD-Stadien ein relativ großer Anteil von Patienten 

zu verzeichnen, die zusätzlich mit einem inhalativen Kortikosteroid (ICS) be- 

115

handelt wurden. Dabei ist vor allem der hohe ICS-Anteil bei den Patienten im 

GOLD-Stadium II (55,6 %) kritisch zu hinterfragen. 

Unabhängig davon ist festzustellen, dass sich die mittleren postbronchodilatatorischen 

FEV 1 -Werte der einzelnen GOLD-Schweregrade statistisch hochsignifikant 

voneinander unterschieden (p < 0,001), so dass der FEV 1 -basierte COPD- 

Schweregrad nach den GOLD-Leitlinien als valide Grundlage für die angestrebten 

Vergleichsuntersuchungen gelten kann. 

Es zeigte sich, dass die Spiroergometrie als ausbelastungsorientierter, symptomlimitierter 

kardiopulmonaler Funktionstest im Alltag einer pneumologischen Praxis bei 

klinisch stabilen COPD-Patienten aller Schweregrade sicher und aussagefähig 

durchgeführt werden kann. Diese Aussage deckt sich mit einer von Ewert et al. 

(2012) veröffentlichten multizentrischen Studie, bei der Patienten mit COPD der 

GOLD-Stadien II bis IV in fünf pneumologischen Praxen spiroergometrisch untersucht 

worden waren [117]. Die subtile real time-Erfassung von Ausbelastungs- und 

Abbruchkriterien stellt dabei ein besonderes Akzeptanzkriterium sowohl für Untersucher 

als auch Patienten dar. 

Das bereits von Ewert et al. (2012) für COPD-Patienten der GOLD-Stadien II bis IV 

evaluierte Belastungsprotokoll mit einer Rampensteilheit von 16 Watt pro Minute 

erwies sich als praktikabel und wurde von allen Untersuchten toleriert [117]. Allerdings 

bereiteten die mittleren Belastungszeiten bei GOLD III- (271,7 ± 74,3 Sekunden) 

und GOLD IV-Patienten (247,4 ± 139,3 Sekunden) in einigen Fällen Probleme 

bei der zeitgerechten Kapillarblutentnahme im Bereich der maximal möglichen Belastung. 

Die Wahl eines identischen Protokolls für alle COPD-Schweregrade erlaubte 

jedoch eine sehr gute Vergleichbarkeit der einzelnen GOLD-Gruppen. Ein weiterer 

Vorteil dieses Protokolls liegt darin, dass es im Rahmen der SHIP-Studie (2009) an 

gesunden Probanden Anwendung fand und somit aussagefähige Normwerte zur Verfügung 

stehen [211]. 

Bei allen Untersuchten wurde mindestens ein, in der Regel aber mehrere definierte 

Ausbelastungskriterien registriert. Objektive Abbruchkriterien oder Komplikationen 

waren in keinem Fall zu verzeichnen. Somit kann festgestellt werden, dass bei allen 

untersuchten COPD-Patienten unabhängig vom GOLD-Stadium eine valide Durchführung 

der Spiroergometrie möglich war. 

116

Im Ergebnis der durchgeführten Untersuchungen können bezüglich der einleitend 

aufgeworfenen Fragestellungen folgende Aussagen getroffen werden: 

- Die Spiroergometrie erlaubte bei in allen Fällen erreichter definierter Ausbelastung 

eine objektive und sichere Erhebung der maximalen Leistungsfähigkeit 

und ihrer limitierenden Mechanismen bei allen untersuchten COPD- 

Patienten der GOLD-Schweregrade II bis IV, einschließlich auch der Patienten 

mit sehr schwer eingeschränkter Lungenfunktion. 

- Mit der Spiroergometrie steht ein diagnostisches Verfahren zur Verfügung, 

welches über die Erfassung der Spitzensauerstoffaufnahme (peak V˙ O 2 ) eine 

exakte Beurteilung des klinischen und prognostischen Schweregrades der 

Systemerkrankung COPD zulässt, wobei dem mehrdimensionalen Aspekt der 

Erkrankung mit variablen Störungen der Ventilation, des Gasaustausches, der 

Zirkulation und des Muskelstoffwechsels, assoziierten Komorbiditäten und 

bestehendem körperlichen Trainingszustand in umfassender Weise Rechnung 

getragen wird. 

- Der Grad der Atemwegsobstruktion und die darüber definierten klassischen 

GOLD-Schweregrade der COPD können demgegenüber die individuelle, klinisch 

und prognostisch relevante maximale Belastbarkeit des COPD- 

Patienten nicht adäquat anzeigen oder voraussagen. 

- Dies wird durch den spiroergometrischen Nachweis klinisch und prognostisch 

bedeutsamer Differenzen der Spitzensauerstoffaufnahme (peak V˙ O 2 ) innerhalb 

aller untersuchten GOLD-Stadien untermauert, die die Existenz unterschiedlicher 

Prognosegruppen mit/bei identischem GOLD-Schweregrad 

der COPD belegen. 

- Die Sauerstoffaufnahme im Bereich der ventilatorischen anaeroben Schwelle 

(V˙ O 2 an AT) korrelierte signifikant mit dem GOLD-Schweregrad der COPD 

(p < 0,001), dem BODE-Index (p < 0,001) und der 6-Minuten-Gehdistanz 

(p = 0,049), was die Vermutung zulässt, dass bereits im motivationsunabhängigen 

submaximalen Belastungsbereich klinisch und prognostisch relevante 

Unterschiede der Sauerstoffaufnahme erfassbar sind. 

117

- Eine plausible Bestimmung der ventilatorischen anaeroben Schwelle war bei 

97 % der untersuchten COPD-Patienten möglich, wobei sich bei unabhängigen 

Wiederholungsbestimmungen eine akzeptable Reproduzierbarkeit ergab. 

- Die Spiroergometrie liefert neben den Daten zur graduellen Beurteilung der 

Belastungstoleranz klinisch, differentialdiagnostisch und -therapeutisch relevante 

Informationen zu den individuellen belastungslimitierenden Mechanismen, 

zur Ventilation, Atemmechanik, Atemstrategie und Atemeffizienz 

sowie dem Ausmaß und den Ursachen von Gasaustauschstörungen beim 

COPD-Patienten, die mit den bisherigen Standarddiagnostikverfahren in dieser 

Form nicht zu erfassen, aber auch nicht vorherzubestimmen sind. 

- Unter diesen Aspekten erscheint eine spiroergometrisch basierte „atemfunktionelle 

Phänotypisierung“ von Patienten mit chronisch obstruktiver 

Lungenerkrankung von besonderem klinischem Nutzen, wobei hierbei die Parameter 

peak V˙ O 2 , V˙ O 2 an AT, V˙ E/V˙ CO 2 -slope, V˙ E/V˙ CO 2 an AT, V˙ E/V˙ O 2 

an AT, P ET CO 2 , P ET O 2 , AaDO 2 , aADCO 2 sowie Atemzugvolumen (Vt), 

Atemminutenvolumen (V˙ E) und die Bewertung der Fluss-Volumen-Kurven 

unter Belastung eingehen sollten. 

- Der Sauerstoffpuls (V˙ O 2 /HR) als Surrogatparameter des kardialen Schlagvolumens 

kann bei COPD-Patienten nicht als ausschließliches Korrelat der 

Myokardfunktion unter Belastung interpretiert werden, da auch relevante 

COPD-vermittelte Beeinflussungen dieser Kenngröße möglich sind. Eine differentialdiagnostische 

Unterscheidung zwischen primär kardialen Ursachen 

und COPD-Effekten eines pathologischen Sauerstoffpulsverhaltens ist mit der 

Spiroergometrie nicht möglich. 

- Die Durchführung einer transthorakalen Echokardiographie im Rahmen der 

diagnostischen Charakterisierung von COPD-Patienten erwies sich als wertvolles 

Instrument, um neben der Erfassung der Rechtsherz-Situation und Abschätzung 

des systolischen Pulmonalarteriendruckes insbesondere auch kardiale 

Komorbiditäten zu objektivieren und in das Behandlungskonzept zu integrieren. 

118

- Die Echokardiographie wird angesichts der nachgewiesenen erhöhten Prävalenz 

kardialer Komorbiditäten bei COPD und deren prognostischer und therapeutischer 

Konsequenzen als essentielle Diagnostikmaßnahme des COPD- 

Patienten eingestuft. Sie erscheint umso wichtiger, da eine COPD sowohl klinische 

als auch röntgenologische und spiroergometrische Befunde kardialer 

Begleiterkrankung maskieren kann. 

- Die Bestimmung von NT-proBNP (oder BNP) wird als wertvolle diagnostische 

Ergänzung bei COPD-Patienten eingeschätzt, um koinzidente linksventrikuläre 

Dysfunktionen und/oder signifikante Rechtsherzbelastungen zu 

detektieren. Daneben kann über den objektivierten NT-proBNP-Serumspiegel 

eine Einschätzung der Schwere kardialer Funktionsstörungen und Belastungen, 

der Effektivität therapeutischer Maßnahmen und der mortalitätsbezogenen 

Prognose vorgenommen werden 

Im Folgenden sollen diese Ergebnisse auf der Grundlage einer integrativen Bewertung 

der mittels leitlinienbasierter diagnostischer Standardverfahren (Spirometrie, 

Bodyplethysmographie, CO-Transferfaktorbestimmung, arterielle Blutgasanalyse, 

6-Minuten-Gehtest, BODE-Index) und Spiroergometrie erhobenen Befunde und unter 

Berücksichtigung des aktuellen Wissensstandes diskutiert werden. 

4.1 Klinische und prognostische Schweregradbeurteilung der COPD 

4.1.1 Spiroergometrische Bewertung über die Spitzensauerstoffaufnahme 

unter Belastung (peak V˙ O 2 ) im Vergleich zu GOLD-Klassifikation und 

BODE-Index 

Als Bezugspunkt aller Untersuchungen diente die seit vielen Jahren etablierte spirometrische 

COPD-Schweregradeinteilung der Global Initiative for Chronic Obstructive 

Lung Disease (GOLD) [149, 405]. 

Diese spiegelt das traditionelle COPD-Modell von Fletcher und Peto (1977) wider 

und basiert auf der Erkenntnis, dass die Atemwegsobstruktion als charakteristisches 

pathophysiologisches Merkmal der COPD eng mit Morbidität und Mortalität korre- 

119

liert [16, 111, 130, 149, 245]. Mit der GOLD-Klassifikation erfolgt eine FEV 1 - 

bezogene Schweregradeinteilung der COPD (siehe Kapitel 1.2.) [149, 326, 405]. Entsprechend 

den Kriterien der Evidence Based Medicine liegt dieser Einteilung ein 

Evidenzgrad D (Expertenmeinung) zugrunde [326]. 

Neben den im Kapitel 1.2 bereits erwähnten Limitierungen einer FEV 1 -basierten 

Graduierung der Systemerkrankung COPD zeigten mehrere Studien zudem, dass der 

als primär progredient definierte Lungenfunktionsverlust nicht alle COPD-Patienten 

betrifft, bei gleichbleibendem FEV 1 -Wert andere Parameter wie körperliche Belastbarkeit, 

Dyspnoe-Schweregrad und Body-Mass-Index prognosebestimmend sind und 

die medikamentöse Stabilisierung der Atemwegsobstruktion keine Prognosebesserung 

der Erkrankung nach sich zieht [63, 70, 149, 386, 404]. 

Im letzten Jahrzehnt wurde ein grundlegender Wandel des pathophysiologischen 

Verständnisses der COPD vollzogen, das nunmehr die Komplexität und klinische 

Heterogenität der Erkrankung sowie ihre systemischen Effekte und Komorbiditäten 

(siehe Kapitel 1.1) berücksichtigt. Infolgedessen erfolgte auch ein Wandel der Prognosebewertung, 

wobei neben den traditionellen Risikofaktoren Einsekundenkapazität 

(FEV 1 ) und Alter eine Reihe weiterer Parameter identifiziert werden konnten, die mit 

Morbidität und Mortalität von COPD-Patienten korrelieren: Körperliche Belastbarkeit, 

Schweregrad der Dyspnoe, belastungsinduzierte Hypoxämie, Body-Mass-Index, 

Exazerbationen, Raucherstatus, Komorbiditäten und gesundheitsbezogene Lebensqualität 

[109, 119, 123, 150, 179, 221, 247, 256, 276, 297, 323]. 

Zur mortalitätsbezogenen Risikostratifizierung haben sich zwischenzeitlich zahlreiche 

multidimensionale Prognose-Indizes etabliert, die diese Faktoren in unterschiedlicher 

Weise erfassen, wie z. B. der BODE-Index (BMI, FEV 1 , Dyspnoe- 

Schweregrad, körperliche Belastbarkeit), der ADO-Index (Alter, Dyspnoe- 

Schweregrad, FEV 1 ) oder der DOSE-Index (Dyspnoe-Schweregrad, FEV 1 , Raucherstatus, 

Exazerbationsfrequenz) [74, 276, 298, 323]. Auch die revidierten GOLD- 

Empfehlungen (2011) folgen diesem Paradigmenwechsel und definieren den Schweregrad 

der COPD neben dem Grad der Atemwegsobstruktion nun auch additiv über 

die klinische Präsentation der Erkrankung (COPD Assessment Test oder Schweregrad 

der Dyspnoe) sowie die Anzahl der Exazerbationen in den letzten 12 Monaten 

[149]. 

120

Zum Zeitpunkt der Untersuchungen war das novellierte GOLD-Konzept noch nicht 

publiziert, so dass es in der vorliegenden Arbeit keine Berücksichtigung fand. Es 

erfolgte eine primäre Prognosebewertung mittels BODE-Index über die ermittelten 

Parameter FEV 1 , 6-Minuten-Gehdistanz, Grad der Dyspnoe nach MMRC-Skala und 

BMI [74, 323]. Dabei fand sich innerhalb der klassischen GOLD-Schweregrade III 

und IV eine sehr heterogene Verteilung der prognosekorrelierenden Punktwerte, 

während alle Patienten des GOLD-Schweregrades II mit 0 bis 2 Punkten innerhalb 

einer gemeinsamen Prognosegruppe nach Celli et al. (2004) lagen (siehe Tabelle 28 

und 29) [74]. In der Patientengruppe mit mittelgradiger COPD war somit über den 

BODE-Index eine vergleichbare 52-Monats-Mortalität von etwa 15 % zu verzeichnen. 

In der GOLD III-Gruppe wurden dagegen alle Prognosegruppen besetzt, 

d. h. bei den Patienten mit definierter schwerer Atemwegsobstruktion lagen ganz 

erhebliche Unterschiede ihrer prognostischen Bewertung mit 52-Monats- 

Mortalitätsrisiken zwischen 15 % und 80 % vor. Ein ganz ähnliches Ergebnis fand 

sich bei den Patienten mit sehr schwerer COPD. In dieser Gruppe variierte das ermittelte 

Mortalitätsrisiko für den gleichen Zeitraum zwischen 30 % und 80 %. 

Da die dem BODE-Index zugrunde gelegten prognostischen FEV 1 -Bereiche denen 

der GOLD-Schweregrade sehr ähnlich sind, bestand hinsichtlich dieses Faktors lediglich 

die Möglichkeit einer BODE-Punktwertdifferenz von 1 innerhalb der untersuchten 

COPD-Gruppen II, III und IV. Noch homogener erwies sich der Punktwert 

hinsichtlich des Parameters BMI, der bei allen Patienten im GOLD-Stadium II, 26 

Patienten des GOLD-Stadiums III und 10 Patienten des GOLD-Stadiums IV mit Null 

(BMI > 21 kg/m²) beziffert wurde. Lediglich bei 3 Patienten im Schweregrad III und 

2 Patienten des Schwergrades IV lag ein Punktwert von 1 bei einem ermittelten BMI 

< 21 kg/m² vor. Daraus ist zu schlussfolgern, dass die ausgeprägte Variabilität der 

Prognosepunkte innerhalb der COPD-Stadien III und IV nahezu ausschließlich mit 

den Parametern der körperlichen Belastbarkeit, nämlich 6-Minuten-Gehdistanz und 

Schweregrad der Dyspnoe nach MMRC-Skala, korreliert. 

Bei Betrachtung der Verteilung der Dyspnoe-Schweregrade 1 bis 4 nach der MMRC- 

Skala ergab sich ein identisches Bild zum BODE-Index (siehe Tabelle 11). Auch hier 

zeigte sich eine relativ homogene Situation bei Patienten mit mittelschwerer COPD, 

die zu zwei Drittel einen Dyspnoe-Schweregrad 1 und zu einem Drittel eine Schweregrad 

2 angaben. Dagegen beschrieben die Patienten mit schwerer COPD erheblich 

abweichende Ausprägungen ihrer Luftnoterscheinungen, die zwischen Grad 1 

121

MMRC (Dyspnoe bei schnellem Laufen in der Ebene oder leichtem Anstieg) und 

Grad 4 MMRC (Dyspnoe beim An- und Ausziehen oder Wohnung kann wegen der 

Dyspnoe nicht mehr verlassen werden) variierten. Auch bei den Patienten mit sehr 

schwerer COPD waren sehr variable Angaben zu verzeichnen, die sich zwischen 

Grad 2 MMRC und Grad 4 MMRC bewegten. 

Die ermittelten 6-Minuten-Gehdistanzen zeigten eine statistisch signifikante Abnahme 

mit zunehmendem GOLD-Schweregrad der COPD (p = 0,043), wobei aber die 

prognostisch bedeutsamen Gehstreckenverminderungen < 350 m nicht mit den 

FEV 1 -basiertem GOLD-Stadien korrelierten (p = 0,190). 

Diese Ergebnisse korrespondieren mit zahlreichen publizierten Statements, die besagen, 

dass das spirometrisch ermittelte Maß der Atemwegsobstruktion kein geeigneter 

Parameter zur Erfassung des klinischen und prognostischen Schweregrades der Erkrankung 

COPD ist, da er eine schlechte Relation zum Grad der Atemnot und der 

körperlichen Belastbarkeit aufweist, zudem belastungsrelevante Komorbiditäten 

nicht erfasst und die Parameter körperliche Belastbarkeit und Dyspnoe unabhängig 

vom FEV 1 mit der Mortalität korrelieren [2, 34, 75, 92, 138, 232, 240, 250, 276, 294, 

295, 296, 297, 300, 304, 307, 326, 379, 380, 419, 429]. Angesichts der dargestellten 

Befundkonstellation im untersuchten Kollektiv ergibt sich die Schlussfolgerung, dass 

innerhalb der klassischen GOLD-Schweregrade III und IV klinisch und prognostisch 

relevante Subgruppen existieren, deren Identifikation nur über die Objektivierung der 

individuellen körperlichen Belastbarkeit erfolgen kann. 

Die körperliche Belastbarkeit spiegelt als globaler Parameter die Leistungsfähigkeit 

aller unter Belastung beanspruchten Systeme (Atmung, Herz-Kreislauf-System und 

Muskulatur) wider. Belastungsintoleranz wird im klinischen Kontext als „Unfähigkeit 

definiert, eine physische Leistung zu bewältigen, die gesunde Normalpersonen 

als tolerabel empfinden“ [126]. Sie resultiert beim COPD-Patienten mit individuell 

ganz unterschiedlicher Gewichtung aus Störungen der Ventilation, des Gasaustausches, 

der Zirkulation, der peripheren Muskelfunktion und des Ernährungszustandes, 

also aller Komponenten der Atmung bis hin zur inneren Atmung (Zellatmung), reflektiert 

aber ebenso Komorbiditäten und den aktuellen Trainingszustand [126, 240, 

269, 281, 295, 419]. 

Die Spiroergometrie gilt als Goldstandard zur Evaluation der körperlichen Belastbarkeit 

und deren limitierenden Faktoren [34, 126, 232, 300]. Die spiroergometrisch 

ermittelte Spitzensauerstoffaufnahme unter Belastung (peak V˙ O 2 ) dient als klassi- 

122

sches Kriterium zur Erfassung und Graduierung einer Leistungseinschränkung, eine 

valide Ausbelastung des Patienten vorausgesetzt [112]. Nach Oga et al. (2003 und 

2011) ist die peak V˙ O 2 bei Patienten mit COPD der bedeutsamste Parameter zur Beurteilung 

der 5-Jahres-Mortalität [297, 298]. Es konnte zudem in früheren Studien 

nachgewiesen werden, dass er auch in dieser Patientenpopulation gut reproduzierbar 

ist [48, 94, 272]. 

Die Spiroergometrie erlaubte im untersuchten Kollektiv bei in sämtlichen Fällen erreichter 

definierter Ausbelastung eine objektive Erhebung der maximalen Leistungsfähigkeit 

aller Patienten. Die Bewertung der kardiopulmonalen Leistungseinschränkung 

erfolgte entsprechend den Empfehlungen von Neder et al. (1998) sowie 

den Arbeiten von Cardoso et al. (2007) und Cote et al. (2008) über den Bezug 

der gemessenen Spitzensauerstoffaufnahme (peak V˙ O 2 ) zum alters-, geschlechts-, 

größen- und gewichtsbezogenen Sollwert (peak V˙ O 2 % Soll) [66, 90, 275]. Die Verwendung 

des Parameters peak V˙ O 2 % Soll berücksichtigt die bekannten Einflussgrößen 

auf die peak V˙ O 2 und gestattet somit eine interindividuelle Vergleichbarkeit sowie 

eine graduelle Beschreibung der Belastungstoleranz, wobei diesbezüglich mit 

dem „Ludwigshafen-Schema“ eine bereits etablierte Schweregradeinteilung Anwendung 

fand [229, 307, 417]. Diese unterscheidet zwischen normaler (peak V˙ O 2 ≥ 85 

% Soll), leichtgradig (peak V˙ O 2 70 % Soll bis 84 % Soll), mittelgradig (peak V˙ O 2 50 

% Soll bis 69 % Soll) und schwergradig (peak V˙ O 2 < 50 % Soll) eingeschränkter 

Leistungsfähigkeit [229]. 

Die ermittelten maximal erreichten Sauerstoffaufnahmewerte (peak V˙ O 2 % Soll) 

korrelierten signifikant mit dem Schweregrad der COPD (p < 0,001). Pinto-Plata et 

al. waren 2007 zu dem gleichen Ergebnis gelangt, nachdem sie bei 297 COPD- 

Patienten erstmals den Zusammenhang zwischen FEV 1 -basiertem GOLD-Stadium 

und der spiroergometrisch bestimmten körperlichen Belastbarkeit (peak V˙ O 2 % Soll) 

untersucht hatten [317]. Im vorliegenden Kollektiv wiesen aber die maximal erzielten 

Sauerstoffaufnahmewerte innerhalb aller GOLD-Schweregrade eine klinisch und 

prognostisch bedeutsame Variabilität auf. So fand sich bei den Patienten mit schwerer 

COPD ein Spektrum von normalen Sauerstoffaufnahmewerten unter Belastung 

(peak V˙ O 2 ≥ 85 % Soll) bis hin zu schwergradig reduzierten Werten (peak V˙ O 2 < 50 

123

% Soll). Eine ähnlich breite Verteilung der peak V˙ O 2 -Werte zeigte sich bei Patienten 

mit sehr schwerer COPD, nur das in dieser Gruppe keine Normalwerte erfassbar waren. 

Somit zeigten sich hier korrespondierende Ergebnisse zu der bereits beschriebenen 

Verteilung der BODE-Indizes und des Dyspnoeempfindens bei Patienten mit 

schwerer und sehr schwerer COPD. Im Gegensatz dazu wiesen auch die Patienten 

mit mittelgradiger COPD eine unterschiedliche kardiopulmonale Leistungsfähigkeit 

auf, die sich zwischen „normal“ (peak V˙ O 2 ≥ 85 % Soll), „leichtgradig eingeschränkt“ 

(70 % Soll ≤ peak V˙ O 2 < 85 % Soll) und „mittelgradig eingeschränkt“ 

(50 % Soll ≤ peak V˙ O 2 < 70 % Soll) bewegte. 

Somit konnte auch spiroergometrisch eine erhebliche Varianz der körperlichen Belastbarkeit 

von COPD-Patienten innerhalb der durch die klassische GOLD- 

Klassifikation vorgegebenen COPD-Schweregrade belegt werden. Zu gleichen Resultaten 

waren bereits Ong et al. (2000) und Ganju et al. (2011) bei kleineren Untersuchungskollektiven 

von 33 bzw. 43 Patienten mit mittelschwerer und schwerer 

COPD gekommen [138, 300]. Darüber hinaus war zu verzeichnen, dass beim Vergleich 

von Patienten mit unterschiedlichem COPD-Schweregrad durchaus eine dem 

GOLD-Stadium inverse körperliche Belastbarkeit (und damit Prognose) vorliegen 

konnte. Diese Ergebnisse untermauern die Tatsache, dass die Einsekundenkapazität 

(FEV 1 ) kein geeigneter Parameter zur Prädiktion des Schweregrades und der Prognose 

bei COPD-Patienten ist. 

Eine konkrete individuelle prognostische Bewertung wie beim BODE-Index erwies 

sich mit den ermittelten peak V˙ O 2 % Soll-Werten als schwierig, da sich die von Oga 

et al. (2003) veröffentlichten Prognosedaten auf Absolutwerte beziehen, wobei eine 

peak V˙ O 2 < 654 ml/min mit einer 5-Jahres-Mortalität von 60 % und eine peak V˙ O 2 

> 793 ml/min mit einer 5-Jahres-Mortalität von 5 % angegeben wird [297]. Die unabhängig 

davon von Hiraga et al. (2003) publizierten Daten belegen eine Mortalität 

von 62 % in 5 Jahren, wenn die maximale Sauerstoffaufnahme < 10 ml/min/kg beträgt 

[179]. Bezüglich der in der vorliegenden Untersuchung verwendeten peak V˙ O 2 

% Soll-Werte existieren Daten von Cote et al. (2008), die im Rahmen eines Vergleiches 

von 6-Minuten-Gehdistanz und peak V˙ O 2 % Soll als Parameter der körperlichen 

Belastbarkeit im BODE- bzw. modifizierten BODE-Index erhoben wurden [90]. Hier 

zeigte sich eine sehr hohe Mortalität von 61 % bei einer mittleren Beobachtungsperiode 

von 22 ± 29 Monaten bei einer peak V˙ O 2 < 40 % Soll, die sehr gut mit den oben 

124

aufgeführten Prognosebewertungen übereinstimmt. Angesichts der von Cote et al. 

(2008) nachgewiesenen exzellenten Korrelation zwischen 6-Minuten-Gehdistanz und 

peak V˙ O 2 % Soll und der auch im vorliegenden Kollektiv beobachteten statistisch 

hochsignifikanten Korrelation von 6-Minuten-Gehdistanz und Spitzensauerstoffaufnahme 

(p < 0,001) erscheint es für die klinische Praxis sinnvoll, eine graduelle 

prognostische Leistungsbewertung von COPD-Patienten mit der publizierten Einteilung 

des modifizierten BODE-Index vorzunehmen. Dieser definiert eine peak V˙ O 2 ≥ 

70 % Soll als normal (Score 0) und unterscheidet zwischen prognostisch relevanten 

Gruppen mit einem Score von 1 (peak V˙ O 2 60 % Soll bis 69 % Soll), einem Score 

von 2 (peak V˙ O 2 40 bis 59 % Soll) und einem Score von 3 (peak V˙ O 2 < 40 % Soll), 

wobei diese den einzelnen Quartilen des BODE-Index zugeordnet werden können 

[90]. Unter Verwendung dieses Scores können innerhalb aller untersuchten GOLD- 

Schweregrade prognoserelevante Unterschiede der maximalen Sauerstoffaufnahme 

objektiviert werden. Dabei finden sich graduelle Abweichungen zur primär verwendeten 

Klassifizierung der globalen Leistungseinschränkung nach dem „Ludwigshafen-Schema“. 

Bei der Einschätzung der körperlichen Belastbarkeit von COPD- 

Patienten über die Spitzensauerstoffaufnahme (peak V˙ O 2 ) müssen somit eine klinische 

(„Ludwigshafen-Schema“) und eine prognostische Bewertung (mBODE- 

Quartilen) unterschieden werden. Allein die unterschiedliche Definition des klinischen 

und prognostischen Normalwertes der peak V˙ O 2 % Soll (≥ 85 % vs. ≥ 70 %) 

erklärt z. B. differierende Beurteilungen, wie wir sie in der GOLD II-Gruppe beim 

Vergleich der peak V˙ O 2 -basierten Leistungseinschränkung nach „Ludwigshafen- 

Schema“ mit dem modifizierten BODE-Index beobachten konnten. 

Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass der Grad der Atemwegsobstruktion 

und die darüber definierten klassischen GOLD-Schweregrade die individuelle Belastbarkeit 

des COPD-Patienten nicht adäquat abbilden oder vorhersagen können. 

Mit der Spiroergometrie steht demgegenüber ein diagnostisches Verfahren zur Verfügung, 

welches über die Erfassung der maximal erreichten Sauerstoffaufnahme 

(peak V˙ O 2 ) eine exakte Beurteilung des klinischen und prognostischen Schweregrades 

der Systemerkrankung COPD zulässt, wobei dem mehrdimensionalen Aspekt der 

Erkrankung in umfassender Weise Rechnung getragen wird. 

Das „Ludwigshafen-Schema“ erlaubt eine graduierte individuelle Beurteilung der 

globalen Leistungseinschränkung auf der Basis der Relation von maximal erreichter 

125

Sauerstoffaufnahme zum alters-, geschlechts-, größen- und gewichtsadjustierten 

Sollwert (peak V˙ O 2 % Soll). 

Für die prognostische Beurteilung von COPD-Patienten bietet sich die Klassifizierung 

der peak V˙ O 2 % Soll-Werte nach dem modifizierten BODE-Index an. 

Über die Ermittlung der Spitzensauerstoffaufnahme waren im vorliegenden Kollektiv 

innerhalb aller untersuchten GOLD-Schwergrade klinisch und prognostisch relevante 

Subgruppen von COPD-Patienten zu identifizieren. Bei Verwendung des „konventionellen“ 

BODE-Index fanden sich diese in gleicher Weise für die GOLD-Stadien III 

und IV, nicht aber bei Patienten im GOLD-Stadium II. 

Die Dyspnoe-Schweregrade nach modifizierter MRC-Skala stimmten sehr gut mit 

den genannten Prognoseparametern und ihrer Verteilung innerhalb der einzelnen 

GOLD-Stadien überein, was den besonderen Wert dieser Kenngröße bei der Verwendung 

der neuen GOLD-Klassifikation unterstreicht. 

4.1.2 Spiroergometrische Bewertung über die Sauerstoffaufnahme im Bereich 

der ventilatorischen anaeroben Schwelle (V˙ O 2 an AT) 

Die anaerobe Schwelle definiert den Übergang von aerobem zu anaerobem Stoffwechsel 

unter Belastung, welcher dann einsetzt, wenn der zunehmende Sauerstoffbedarf 

in der Muskulatur nicht mehr ausreichend gedeckt werden kann [38, 415, 416]. 

Beim Gesunden gilt die anaerobe Schwelle als Gradmesser für die körperliche Fitness, 

da der Trainingszustand das muskuläre Sauerstoffextraktionsvermögen determiniert 

[38, 112, 217]. Darüber hinaus hat sich die Bestimmung der anaeroben 

Schwelle als Kenngröße der körperlichen Belastbarkeit zur Prädiktion der Prognose 

bestimmter Patientengruppen etabliert [147, 252, 367, 418, 428]. 

Bei Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz ist die anaerobe Schwelle bereits seit 

drei Jahrzehnten ein valider Parameter zur Quantifizierung der Schwere der Einschränkung 

der aeroben Kapazität und der damit korrelierenden Prognose [147, 252, 

418]. 

Bei COPD-Patienten ist eine Erniedrigung der anaeroben Schwelle Folge der eingeschränkten 

Atemfunktion, einer mit der Erkrankung assoziierten muskulären Dysfunktion, 

gegebenenfalls bestehenden kardiovaskulären Komorbiditäten und nicht 

seltener Dekonditionierung [440]. 

126

Im vorliegenden Kollektiv zeigte sich eine statistisch hochsignifikante Korrelation 

zwischen der Sauerstoffaufnahme im Bereich der ventilatorischen anaeroben 

Schwelle (V˙ O 2 an AT) und dem Schweregrad der COPD entsprechend der GOLD- 

Klassifikation (p < 0,001). Auch bei diesem Parameter war in Analogie zur peak V˙ O 2 

eine variable Verteilung innerhalb der klassischen GOLD-Stadien zu verzeichnen, 

wobei pathologische Erniedrigungen der V˙ O 2 an AT < 40 % V˙ O 2 max soll bei 46,4 % 

der Patienten mit schwerer und 62,5 % der Patienten mit sehr schwerer COPD, aber 

nur bei 5,6 % der Patienten mit mittelgradiger COPD erfasst wurden. Eine in diesem 

Maße erniedrigte anaerobe Schwelle, welche bereits bei weniger als 40 % der berechneten 

maximalen Sauerstoffaufnahme erreicht wird, spricht für eine vorzeitige 

O 2 -Minderversorgung der Muskulatur auf der Grundlage der oben genannten Pathomechanismen 

[20, 112, 217]. Unter Berücksichtigung der V˙ O 2 an AT-Werte zwischen 

40 und 49 % der V˙ O 2 max soll , welche bei Gesunden als Marker für eine bestehende 

Dekonditionierung fungieren, ist bei 79 % aller untersuchten Patienten der 

COPD-Schweregrade II bis IV eine Verminderung der anaeroben Schwelle auf weniger 

als 50 % der maximalen Sauerstoffaufnahme zu konstatieren [217]. Dabei 

spielt nach Zaman (2011) beim COPD-Patienten (neben der atemfunktionellen Aspekte) 

eine periphere Muskeldysfunktion mit verminderter muskulärer Sauerstoffutilisation 

eine pathogenetische Rolle, die als Folge einer COPD-assoziierten Myopathie 

zu werten ist und sich von untersuchten untrainierten Übergewichtigen mit 

reiner muskulärer Inaktivität unterscheidet [440]. Kon und Man (2012) beschreiben 

die Pathogenese der Skelettmuskeldysfunktion bei COPD-Patienten als multifaktoriell, 

wobei neben körperlicher Inaktivität die systemische Inflammation, oxidativer 

Stress, Hypoxie, Imbalance des anabolen und katabolen Hormonprofils, Kachexie, 

therapiebedingte Steroideffekte und eine genetische Suszeptibilität als auslösende 

Faktoren angesprochen werden [214]. Der hohe Prozentsatz von Patienten mit erniedrigter 

anaerober Schwelle unterstreicht in diesem Zusammenhang die große Bedeutung 

körperlicher Trainingsprogramme zur Besserung der körperlichen Belastbarkeit 

von Patienten mit COPD [156, 214, 440]. 

Eine erniedrigte anaerobe Schwelle zeigt eine verminderte Dauerleistungsfähigkeit 

an und reflektiert die Alltagsbelastbarkeit besser als die peak V˙ O 2 [82]. Wie bereits 

dargestellt, ist die körperliche Belastbarkeit der beste Parameter zur Prognosebewer- 

127

tung von Patienten mit kardiopulmonalen Erkrankungen, aber auch von Gesunden 

[74, 90, 147, 179, 204, 224, 252, 297, 357, 418]. 

Konkrete Daten bezüglich des mortalitätsbezogenen Vorhersagewertes der Kenngröße 

V˙ O 2 an AT, wie sie z. B. für die chronische Herzinsuffizienz existieren, liegen für 

die Erkrankung COPD nicht vor. Im untersuchten COPD-Kollektiv fand sich hierzu 

eine hochsignifikante Korrelation der ermittelten V˙ O 2 an AT-Werte mit dem BODE- 

Index (r = 0,743, p < 0,001). Daneben war eine Sauerstoffaufnahme an der ventilatorischen 

anaeroben Schwelle < 8 ml/min/kg in 78,6 % der Fälle mit der von Hiraga et 

al. ermittelten prognostisch signifikanten Einschränkung der maximalen Sauerstoffaufnahme 

< 10 ml/min/kg assoziiert [179]. Bezüglich des 6-Minuten-Gehtests als 

submaximalen Belastungstest und unabhängigen Prognoseparameter zeigte sich ein 

nur geringer Zusammenhang (r = 0,265), der jedoch ebenfalls statistisch signifikant 

war (p = 0,049). Dieses Resultat geht mit einer Arbeit von Sinclair et al. (2012) konform, 

die zeigt, dass mit der erzielten 6-Minuten-Gehdistanz eine Voraussage der 

anaeroben Schwelle bezüglich eines prognostischen V˙ O 2 an AT-Wertes < 11 

ml/kg/min oder > 11 ml/kg/min möglich ist [363]. 

Aufgrund dieser Ergebnisse ist festzuhalten, dass die Sauerstoffaufnahme im Bereich 

der anaeroben Schwelle bei den untersuchten COPD-Patienten signifikant mit unabhängigen 

Prognosemarkern (BODE-Index, 6MWD) korrelierte. Somit erscheint es 

realistisch, bereits im submaximalen und damit motivationsunabhängigen Belastungsbereich 

Aussagen zur Prognose von Patienten mit chronisch obstruktiver Lungenerkrankung 

treffen zu können. 

Allen vorliegenden Angaben liegt die nichtinvasive, indirekte Bestimmung der sogenannten 

„ventilatorischen anaeroben Schwelle“ (VAT) mittels V-Slope-Methode 

nach Beaver et al. (1986) in Kombination mit der Nutzung der Atemäquivalente und 

endexspiratorischen Partialdrücke für Sauerstoff und Kohlendioxid zugrunde (siehe 

Kapitel 2.5.2) [20, 22, 35]. 

In der Literatur finden sich äußerst konträre Angaben zur Korrelation der VAT mit 

der über Laktatmessungen im Blut bestimmten tatsächlichen anaeroben Schwelle 

(LAT) und der Wertigkeit der einzelnen nichtinvasiven Bestimmungsmethoden [38, 

61, 104, 148, 252, 358]. Caiozzo et al. (1982) und Matsumura et. al (1983) fanden 

die beste Korrelation zwischen VAT und LAT bei Verwendung der Atemäquivalent- 

Methode, Beaver et al. (1986) dagegen mit der V-Slope-Methode [35, 61, 252]. 

128

Gaskill et al. (2001) verzeichneten bei der kombinierten Anwendung drei verschiedener 

Methoden der indirekten VAT-Bestimmung (Ventilatorische Äquivalente, 

CO 2 -Exzess- und V-Slope-Methode) eine statistisch hochsignifikante Korrelation 

zwischen VAT und LAT (p < 0,001) bei Gesunden mit unterschiedlichem Trainingszustand 

[142]. 

Im ATS/ACCP-Statement zur Spiroergometrie (2003) wird ebenfalls die kombinierte 

Anwendung der „V-Slope“- und der „Atemäquivalentmethode“ als bevorzugtes Vorgehen 

empfohlen [20]. 

In der vorliegenden Arbeit wurde deshalb die ventilatorische anaerobe Schwelle unter 

kombinierter Nutzung der „V-Slope“-, „Atemäquivalent“- und „end tidal“- 

Methode ermittelt. Bei 62 von 64 Patienten (96,9 %) konnte die VAT somit plausibel 

bestimmt werden. Angesichts der untersuchten Patientenpopulation muss jedoch einschränkend 

beachtet werden, dass für alle genutzten Methoden noch keine gesicherte 

Validität bei chronischer Hyperventilation, belastungskorrelierter progredienter Hypoxämie 

und COPD-Patienten mit gestörter peripherer Chemosensitivität vorliegt 

[20]. Beaver et al. (1986) gehen jedoch davon aus, dass die von ihnen inaugurierte V- 

Slope-Methode gerade bei Atemwegsobstruktionen und Chemorezeptorinsensitivität 

Anwendung finden sollte, da hiermit direkt die erhöhte CO 2 -Produktion und nicht die 

(möglicherweise verzögerte) ventilatorische Antwort detektiert wird [35]. Unter diesem 

Aspekt wurde eine eindeutige VAT-Festlegung via V-Slope-Analyse (zweifelsfreier 

„Kurvenknick“) als präferentielle Bestimmung gewertet. 

Widersprüchliche Angaben finden sich in der Literatur auch hinsichtlich der untersucherbezogenen 

intra- und interindividuellen Reproduzierbarkeit der Bestimmung der 

ventilatorischen anaeroben Schwelle [38, 148, 252, 358]. Unter diesem Gesichtspunkt 

erfolgte durch den Untersucher eine unabhängige Wiederholungsbestimmung 

der VAT nach einem Zeitraum von mindestens 4 Monaten. 

Es zeigte sich bei 46,8 % der Untersuchten eine vollständige Übereinstimmung der 

VO 2 an AT-Werte, und zwar immer dann, wenn die V-Slope-Analyse durch einen 

zweifelsfreien „Kurvenknick“ charakterisiert war. Bei den restlichen Fällen mit notwendiger 

integrativer VAT-Festlegung mittels aller drei Bestimmungsmethoden war 

eine durchschnittliche Abweichung der Werte von 4,4 % zu verzeichnen. 

129

Mittels Bland-Altmann-Methode fand sich im Gesamtkollektiv die Konstellation, 

dass in 95 % der Fälle der Ausgangsmesswert bis maximal 62,1 ml/min größer oder 

bis maximal 62,4 ml/min kleiner als der Wiederholungsmesswert war. Somit kann 

unter Berücksichtigung des untersuchten Patientengutes und den genannten Einschränkungen 

von einer klinisch ausreichend guten intraindividuellen Reproduzierbarkeit 

der Bestimmung der ventilatorischen Schwelle ausgegangen werden. Die V- 

Slope-Methode stellte sich hierbei als präferentiell gegenüber den übrigen nicht invasiven 

Bestimmungsmethoden heraus. 

Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass die nichtinvasive Bestimmung der 

anaeroben Schwelle (VAT) bei 96,6% der untersuchten COPD-Patienten der Schweregrade 

II bis IV möglich war. Die zweifelsfreie Detektierung der VAT mittels V- 

Slope-Methode garantierte eine sehr hohe Reproduzierbarkeit, bei diesbezüglich 

schwieriger oder unscharfer Festlegung resultierten Abweichungen der V˙ O 2 an AT 

von bis zu ± 62 ml/min bei Wiederholungsbestimmungen. 

Die signifikanten Korrelationen der ermittelten Sauerstoffaufnahmewerte an der ventilatorischen 

anaeroben Schwelle (V˙ O 2 an AT) mit dem FEV 1 -basierten Schweregrad 

der COPD und den Prognoseparametern BODE-Index und 6-MWD lassen den 

Schluss zu, dass auch bei COPD-Patienten mit der Bestimmung der ventilatorischen 

anaeroben Schwelle eine objektive, motivationsunabhängige Quantifizierung der 

körperlichen Belastbarkeit und Prognose im submaximalen Belastungsbereich möglich 

ist. Dies erscheint gerade bei Patienten mit schwerer und sehr schwerer COPD 

oder kardiovaskulären Begleiterkrankungen von Vorteil, um z. B. einen Maximalbelastungstest 

mit potentiellen Risiken zu vermeiden, valide Bewertungen auch ohne 

Erreichen von Ausbelastungskriterien treffen zu können oder die Akzeptanz von 

Verlaufsuntersuchungen zu erhöhen. 

Prospektive Untersuchungen sind erforderlich, um die klinische und prognostische 

Signifikanz der V˙ O 2 an AT im Kontext der beschriebenen spezifischen Konstellationen 

bei COPD-Patienten (ventilatorische Limitierungen, herabgesetzte Chemosensitivität, 

Belastungshypoxämie, Ventilations-/Perfusionsstörungen, „COPD-Myopathie“) 

zu validieren. 

130

4.2 Spiroergometrische Erfassung von Atemmechanik und Atemstrategien 

Atemmechanische Faktoren spielen naturgemäß eine zentrale Rolle bei der multifaktoriell 

determinierten Belastungsintoleranz von COPD-Patienten. Die bei der überwiegenden 

Mehrheit der Patienten aus der pathognomonischen exspiratorischen 

Flusslimitation resultierende progrediente dynamische Lungenüberblähung steht einer 

adäquaten Steigerung des Atemzugvolumens unter Belastung entgegen und bewirkt 

ein zunehmendes Ungleichgewicht zwischen Atemmuskelanstrengungen und 

tatsächlich erzielbaren Atemzugvolumina im Sinne einer „neuromechanischen Entkopplung“ 

[163, 284, 286, 290]. Diese bedingt eine letztlich intolerable Steigerung 

der Belastungsdyspnoe [163]. Daneben gibt es COPD-Patienten, deren Häufigkeit in 

der Literatur mit etwa 15 % bis 20 % angegeben wird, bei denen die Atemwegsobstruktion 

nicht in einer dynamischen Hyperinflation mündet, also andere Mechanismen 

zu Dyspnoe und Belastungseinschränkung führen [8, 107, 216, 287]. In einer aktuellen 

Arbeit untersuchten Guenette et al. (2012) Patienten mit und ohne Hyperinflation 

und stellten fest, dass nicht die dynamische Lungenüberblähung und die mit ihr verbundene 

Verminderung der inspiratorischen Kapazität (IC), sondern das limitierend 

eingeschränkte inspiratorische Reservevolumen (IRV) den entscheidenden Faktor für 

Dyspnoe und Belastungsintoleranz darstellt: In beiden Gruppen konnte bei vergleichbaren 

IRV-Werten in einem Bereich von etwa 0,4 bis 0,7 Liter das Tidalvolumen 

nicht oder nicht adäquat weiter gesteigert werden, was nach kurzer Zeit zu 

Dyspnoe und Belastungsabbruch führte [163]. Die Unfähigkeit der Adaptation des 

Tidalvolumens an die gesteigerten metabolischen Erfordernisse unter Belastung 

muss somit als wesentlicher gemeinsamer Mechanismus der Belastungsintoleranz 

von COPD-Patienten aufgefasst werden. 

Im vorliegenden Untersuchungskollektiv wiesen alle Patienten trotz sehr unterschiedlicher 

Ausprägungen der Atemwegsobstruktion Merkmale einer Lungenüberblähung 

bei den bodyplethysmographischen Ruhemessungen auf, die als Goldstandard 

für die Bestimmung des endexspiratorischen Lungenvolumens (funktionelle 

Residualkapazität) gelten [285]. 

So konnte bei allen Untersuchten ein Residualvolumen (RV) > 120 % vom Sollwert 

und eine RV/TLC-Ratio von > 120 % vom Sollwert ermittelt werden. Dabei fand 

sich eine statistisch signifikante Zunahme des RV (p = 0,029) und der RV/TLC- 

131

Ratio (p < 0,001) mit dem GOLD-Schweregrad der COPD (siehe Tabelle 17 und 

Abb. 8). Eine Erhöhung der totalen Lungenkapazität (TLC) > 120 % des Sollwertes 

war bei 53 % aller Patienten zu verzeichnen, wobei hier kein statistischer Zusammenhang 

zum COPD-Schweregrad beobachtet werden konnte (p = 0,376). Einem 

solchen Anstieg der TLC liegt pathophysiologisch in der Regel eine sogenannte „statische 

Hyperinflation“ zugrunde, die aus einer Vergrößerung des endexspiratorischen 

Relaxationsvolumens infolge erhöhter Compliance von Lunge und Atemwegen und 

dadurch reduzierten elastischen Rückstellkräften resultiert [96, 285]. Die isolierte 

Erhöhung von RV, EELV (FRC) und der RV/TLC-Ratio wird dagegen vornehmlich 

als Folge eines air trappings infolge Atemwegsobstruktion und -kollapsneigung, also 

als dynamischer Prozess interpretiert [96, 285]. 

Unabhängig von zugrunde liegenden statischen und/oder dynamischen Faktoren 

zeigte sich, dass die Lungenüberblähung bei Ruheatmung ein frühes und gemeinsames 

atemfunktionelles Merkmal der untersuchten COPD-Patienten darstellt. Ofir et 

al. (2008) konnten diesbezüglich bereits bei Patienten im GOLD-Stadium I eine Zunahme 

von FRC und TLC belegen, so dass von einem stadienunabhängigen Charakteristikum 

der Erkrankung COPD ausgegangen werden kann [293]. Die im Rahmen 

der durchgeführten Untersuchungen ermittelten Parameter der Lungenüberblähung 

und ihre Korrelation zum Schweregrad der Atemwegsobstruktion (siehe Tabellen 16 

und 17) lassen eine sehr gute Übereinstimmung mit von O’Donnell et al. (2012) veröffentlichten 

Messwerten eines 427 Patienten umfassenden COPD- 

Patientenkollektivs (GOLD II bis IV) erkennen, bei dem allerdings eine FRC > 120 

% vom Sollwert als Einschlusskriterium galt [280]. 

Eine exspiratorische Flusslimitierung unter körperlicher Belastung war bei allen Untersuchten 

nachzuweisen und verkörpert somit ein gemeinsames (und damit diagnostisches) 

Charakteristikum des Atemmusters von COPD-Patienten und zwar unabhängig 

vom Schweregrad der Erkrankung. 

Eine daraus resultierende dynamische Lungenüberblähung mit Zunahme des endexspiratorischen 

Volumens (EELV) unter Belastung fand sich bei 75,8 % der Untersuchten. 

O’Donell et al. (2001, 2009) registrierten bei größeren COPD-Kollektiven 

mit vergleichbarer Schweregradverteilung einen etwas höheren Anteil von Patienten 

mit dynamischer Hyperinflation, welcher mit 80 bzw. 85 % angegeben wird [287, 

288]. Die dynamische Lungenüberblähung war bei Patienten aller COPD- 

132

Schweregrade nachzuweisen, wobei sie mit Zunahme der Atemwegsobstruktion bei 

bereits deutlich geringeren Belastungen und V˙ O 2 -Werten manifest wurde. Patienten 

mit mittelschwerer COPD entwickelten im untersuchten Kollektiv häufiger eine Hyperinflation 

unter Belastung (83,3 %), als Patienten mit schwerer (68,9 %) und sehr 

schwerer COPD (66,7 %). Dieses Ergebnis überrascht und steht im Gegensatz zu 

einer Arbeit von O’Donnell et al. (2012), die mit Zunahme der Atemwegsobstruktion 

auch eine Zunahme des Auftretens einer dynamischen Hyperinflation beschreibt 

[280]. Die ermittelte TLC in Ruhe (als Marker einer statischen Hyperinflation) hatte 

wie auch die Überblähungsparameter RV und RV/TLC im vorliegenden Kollektiv 

keinen prädiktiven Wert hinsichtlich der Manifestation einer dynamischen Lungenüberblähung 

unter Belastung. Von den 47 Patienten mit gesicherter dynamischer 

Hyperinflation wiesen 24 (51,1 %) eine TLC ≥ 120 % vom Sollwert und 23 (48,9 %) 

eine TLC < 120 % vom Sollwert auf. 

Bei allen Patienten war die progrediente belastungskorrelierte Lungenüberblähung 

bei maximaler Belastung mit einer atemmechanisch relevanten Erniedrigung der inspiratorischen 

Volumenreserve (EILV/TLC > 90%) verbunden, bei der nach Guenette 

et al. (2012) das Verhältnis von Vt/V˙ E nicht mehr oder nur noch gering gesteigert 

werden kann [163]. Das inspiratorische Reservevolumen (IRV) wurde im Bereich 

der maximalen Belastung zwischen 0,0 und 0,46 Liter bestimmt. Zu diesem Zeitpunkt 

war bei allen Patienten ein Vt/ V˙ E-Plateau zu verzeichnen, d. h. eine weitere 

Steigerung des Atemzugvolumens nicht mehr möglich. Bei Nutzung einer von 

O’Donnell et al. (2001) publizierten Definition des „minimalen IRV“ (IRV ≤ 5,9 % 

TLC pred ) zeigte sich, dass 78,7 % der Patienten mit dynamischer Hyperinflation bei 

Abbruch diesen Bereich der komplett aufgebrauchten inspiratorischen Volumenreserve 

erreicht hatten [287]. 

Ein Viertel der Untersuchten (24,8 %) wies keine dynamische Hyperinflation und 

somit keine Abnahme der inspiratorischen Kapazität (IC) unter Belastung auf. Dennoch 

zeigte sich eine praktisch identische atemmechanische Situation mit belastungskorrelierter 

signifikanter Erniedrigung der inspiratorischen Volumenreserve 

(EILV/TLC > 90 %) und Ausbildung eines Vt/V˙ E-Plateaus. Das inspiratorische Reservevolumen 

wurde in dieser Gruppe zwischen 0,02 und 0,57 Liter ermittelt und 

entsprach somit etwa den IRV-Werten der „Hyperinflations-Gruppe“. Ein „minimales 

IRV“ ≤ 5,9 % TLC wurde bei 66,7 % dieser Patienten registriert. 

133

Diese Ergebnisse korrespondieren mit den bereits eingangs dargestellten Untersuchungen 

von Guenette et. al (2012), wonach bei einer kritischen IRV-Erniedrigung 

auf 0,4 bis 0,7 Liter eine nur noch geringe oder aber nicht mehr mögliche Zunahme 

des Tidalvolumens resultiert [163]. Die Atmung ist bei einem solch hohen endinspiratorischen 

Volumen (> 90 % der TLC) mit konsekutiv erheblich gesteigerten elastischen 

Rückstellkräften durch ein ausgeprägtes Ungleichgewicht zwischen Atemmuskelanstrengung/zentralem 

Atemantrieb und erreichbarem Atemzugvolumen gekennzeichnet 

[282, 283, 289, 364]. Diese „neuromechanische Entkopplung“ determiniert 

Dyspnoe und Belastungsintoleranz [163, 284, 286, 290]. Im vorliegenden COPD- 

Kollektiv wurde die atemmechanisch limitierende Erhöhung der EILV/TLC-Ratio > 

90 % bei 98,4 % der Untersuchten registriert. Auf der Basis der Definition des „minimalen 

IRV“ nach O’Donnell et al. (2001) kann eine IRV/TLC-Ratio ≤ 6% 

(EILV/TLC ≥ 94 %) als Marker einer erschöpften inspiratorischen Volumenreserve 

deklariert werden, welcher bei 77,4 % aller Patienten zutraf [287]. 

Die unter Zugrundelegung der über die FEV 1 ermittelten maximal möglichen Ventilation 

(MVV 35 = FEV 1 x 35 bzw. MVV 41 = FEV 1 x 41) und des erzielten maximalen 

Atemminutenvolumens (V˙ E max ) bestimmte Atemreserve (V˙ E max /MVV 35 bzw. 

V˙ E max /MVV 41 ) wird definitionsgemäß bei Werten < 20 % als atemmechanische Limitation 

gewertet [217, 339]. Diese Konstellation fand sich bei Nutzung der MVV 35 

bei 84,4 % aller Untersuchten, was mit dem hohen Anteil limitierend eingeschränkter 

inspiratorischer Reservevolumina im Kollektiv (77,4 % der Patienten) recht gut korrespondiert. 

Bei Verwendung der MVV 41 findet sich bei nur 60,9 % der untersuchten 

COPD-Patienten eine Atemreserve < 20 % und damit eine ventilatorische Limitation 

bei symptomlimitierter Ausbelastung. Dieser Anteil erscheint angesichts der objektivierten 

atemmechanischen Charakteristika des Kollektivs zu niedrig, zumindest besteht 

aber eine bedeutsame Diskrepanz in der Aussage beider Berechnungen. 

O’Donnell et al. (2012) geben analoge prädiktive Werte für das maximale Atemminutenvolumen 

von COPD-Patienten aller Schweregrade bei Verwendung der Formel 

FEV 1 x 32,5 im Vergleich mit einer IC-basierten MVV-Berechnung (IC Ruhe x 18,9) 

an [280]. Dies nährt die Vermutung, dass die maximal mögliche Ventilation (MVV) 

bei Verwendung des Faktors 41 für COPD-Patienten möglicherweise zu hoch berechnet 

wird. Für die klinische Bewertung von COPD-Patienten und insbesondere für 

die Nutzung der Atemreserve < 20 % als spiroergometrisches Ausbelastungskriteri- 

134

um ist der dargestellte Unterschied relevant, da ein nicht unerheblicher Teil der Patienten 

(im vorliegenden Kollektiv 23,5 %) bei Verwendung eines der beiden empfohlenen 

und bei Studien gleichermaßen verwendeten Faktoren bezüglich einer bestehenden 

ventilatorischen Limitation entweder falsch positiv oder falsch negativ bewertet 

wird [211, 280, 287]. 

Hinsichtlich der Atemstrategie der untersuchten COPD-Patienten fand sich nur bei 

etwas mehr als der Hälfte (56,2 %) das als charakteristisch eingestufte „obstruktive 

Atemmuster“, bei dem die Erhöhung des Atemminutenvolumens vorwiegend durch 

eine Steigerung des Tidalvolumens realisiert wird und die Atemfrequenz zunächst 

oberhalb oder nahe der Isoplethe 20 in der Wasserman-Grafik 7 verbleibt. Nach Erreichen 

eines Vt/V˙ E-Plateaus ist dann eine Erhöhung der Atemfrequenz bis zum Belastungsabbruch 

führend. Die zunächst vertiefte Atmung erscheint bei Atemwegsobstruktionen 

eine sinnvolle Strategie, um Atemwegskollaps und air trapping entgegenzuwirken 

[217]. Dieses Atemverhalten fand sich gleichverteilt bei allen Schweregraden 

der COPD und etwa der Hälfte der Patienten mit dynamischer Hyperinflation, 

so dass keine Determination über den Grad der Atemwegsobstruktion, das potentiell 

mögliche Ausmaß der Zunahme des Atemzugvolumens oder aber über Parameter der 

Hyperinflation (EELV, IC) erkennbar wurde. Die gleiche Situation fand sich bei den 

knapp 40 % der Patienten, die durch ein sogenanntes „physiologisches Atemmuster“ 

charakterisiert waren, bei dem einer initialen Erhöhung des Tidalvolumens eine deutliche 

Atemfrequenzsteigerung in Richtung Isoplethe 50 folgt. Auch in diesen Fällen 

war die individuelle Atemstrategie nicht über Lungenfunktions- oder atemmechanische 

Parameter erkennbar determiniert. Unabhängig von den einzelnen registrierten 

individuellen Atemstrategien konnte festgestellt werden, dass mit steigendem COPD- 

Schweregrad eine signifikante Verringerung des erzielbaren Atemzugvolumens in 

Bezug zur Vitalkapazität verbunden war (siehe Abb. 18). Somit ist mit zunehmender 

Atemwegsobstruktion die Möglichkeit einer atemökonomisch sinnvollen Belastungsadaptation 

über die Steigerung des Atemzugvolumens (obstruktives Atemmuster) 

als eingeschränkt zu bewerten. 

Angesichts der erhobenen Befunde kann konstatiert werden, dass mittels Spiroergometrie 

mit kombinierter Aufzeichnung der Intrabreath-Kurven die Atemmechanik 

und ihre Limitierungen beim COPD-Patienten sehr subtil erfasst werden können. 

135

Atemmechanik und Atemstrategie unter Belastung sind auf der Grundlage von Spirometrie 

und Bodyplethysmographie nicht verlässlich vorhersagbar, insbesondere ist 

die für alle untersuchten COPD-Schweregrade charakteristische Lungenüberblähung 

unter Ruhebedingungen kein Indikator für die Manifestation einer dynamischen Hyperinflation 

unter Belastung. Die exspiratorische Flusslimitierung ist das Charakteristikum 

aller untersuchten COPD-Schweregrade, so dass diese auch für die spiroergometrische 

Charakterisierung der Erkrankung als pathognomonisch angesehen werden 

kann. Eine dynamische Lungenüberblähung ist bei der Mehrzahl der Patienten unter 

Belastung pathophysiologisch führend, etwa ein Viertel der untersuchten Patienten 

wies diesen Mechanismus trotz exspiratorischer Flusslimitierung jedoch nicht auf. 

Das inspiratorische Reservevolumen (IRV) und nicht die dynamische Überblähung 

ist nach Guenette et al. (2012) der bestimmende Faktor der Belastungslimitation bei 

allen COPD-Patienten [163]. Ein IRV/TLC < 10 % kann dabei als Marker der atemmechanischen 

Limitation angesehen werden. Bei Verwendung der V˙ E max /MVV- 

Ratio als Parameter der ventilatorischen Limitation ist die Wahl des Faktors zur Berechnung 

des MVV (35 oder 41) klinisch bedeutsam. Im vorliegenden Kollektiv 

wurde etwa jeder vierte Patient beim Vergleich beider Faktoren hinsichtlich einer 

bestehenden atemmechanischen Limitation unterschiedlich bewertet, was einer relevanten 

diagnostischen Unsicherheit entspricht. Diesbezüglich sind weiterführende 

Untersuchungen erforderlich, um einen für COPD-Patienten optimalen Berechnungsfaktor 

des MVV benennen zu können. Darüber hinaus ist angesichts der atemfunktionellen 

Charakteristika der COPD zu hinterfragen, ob die Verwendung der IC zur 

Ermittlung des MVV oder die Nutzung der IRV/TLC-Ratio zur Detektion der atemmechanischen 

Limitation nicht sinnvolle Alternativen zur FEV 1 -basierten Berechnung 

des MVV darstellen. 

Unter klinischem Aspekt bietet die Analyse der Atemmechanik unter Belastung sehr 

wertvolle Informationen hinsichtlich therapeutischer und rehabilitativer Maßnahmen 

bei COPD-Patienten, wie sie bei alleiniger Nutzung von Spirometrie und/oder Bodyplethysmographie 

nicht zur Verfügung stehen. Dies betrifft insbesondere die Beurteilung 

von Therapieeffekten und Krankheitsverläufen (z. B. IC oder IRV/TLC unter 

Belastung) sowie die individuelle Gestaltung pneumologischer Rehabilitationsmaßnahmen 

(z. B. Atemphysiotherapie, körperliches Training). Bei der 

Planung von Trainingsmaßnahmen kann nunmehr das inspiratorische Reservevolu- 

136

men (IRV) als Marker benutzt werden, um einen Trainingsbereich zu definieren, in 

dem relevante atemmechanische Einschränkungen mit inadäquatem Anstieg des 

Atemzugvolumens und eine damit verbundene Belastungsintoleranz vermieden werden 

können. Dies gilt vor allem für Trainingsintensitäten oberhalb der anaeroben 

Schwelle, die gerade für COPD-Patienten sehr effektiv sind. Daneben ist die Kenntnis 

des Vorliegens und des Ausmaßes einer dynamischen Hyperinflation essentiell 

für die Planung eines intensivierten Intervalltrainings, um den bei diesen Patienten 

erhöhten Zeitbedarf der Erholung der Thoraxmuskulatur angemessen berücksichtigen 

zu können [406, 407, 408]. 

4.3 Beurteilung von Gasaustausch und Atemeffizienz mittels Spiroergometrie 

und arteriellen Blutgasanalysen unter Belastung 

Atemwegsobstruktion und/oder Lungenemphysem mit Zerstörung des pulmonalen 

Kapillarbetts bedingen ein für COPD-Patienten typisches, bereits bei leichtem 

Schweregrad nachweisbares und mit dem Stadium der Erkrankung zunehmendes 

Missverhältnis von alveolärer Ventilation (V˙ A) und kapillärer Perfusion (Q˙ c) [26, 

206, 335, 348]. So besteht beim Lungenemphysem die Konstellation einer vermehrten 

Ventilation schlecht perfundierter Alveolarbezirke, also eine gesteigerte Totraumventilation 

(V˙ A/Q˙ c erhöht) [413]. Bei relevantem Atemwegsremodeling liegt 

dagegen eine Verminderung der Ventilation normal perfundierter Alveolarbereiche 

im Sinne eines erhöhten intrapulmonalen Rechts-Links-Shunts (V˙ A/Q˙ c erniedrigt) vor 

[206]. Ventilations-/Perfusionsverteilungsstörungen spielen die entscheidende Rolle 

bei der Pathogenese von arterieller Hypoxämie, hypoxischer und hyperkapnischer 

respiratorischer Insuffizienz bei stabilen und exazerbierten COPD-Patienten [27, 

206, 320, 424]. Daneben können sehr viel seltener Hypoventilation (z. B. als Folge 

einer Erschöpfung der Atempumpe oder bei Verlust der CO 2 -Sensitivität) und/oder 

Diffusionsstörung (z. B. als Folge der Destruktion von Azini beim Lungenemphysem) 

zur Gasaustauschstörung bei COPD-Patienten beitragen [188]. 

Die Korrelation der arteriellen Blutgase mit dem Grad der Atemwegsobstruktion 

wird in der Literatur unterschiedlich bewertet [133, 335, 413]. Dies ist vor allem damit 

zu begründen, dass neben den variablen bronchopulmonalen zusätzliche extrapulmonale 

Faktoren existieren, die die arteriellen Blutgase beeinflussen, wie z. B. 

137

das kardiale Schlagvolumen, das Atemminutenvolumen und der Sauerstoffverbrauch 

[413]. Rodriguez-Roisin et al. (2009) fanden darüber hinaus eine nur mäßige Progression 

der V˙ A/Q˙ c-Verteilungsstörungen vom GOLD-Stadium I bis IV, wobei sie 

eine synchrone Verminderung von alveolärer Ventilation und Perfusion bei Erkrankungsmanifestation 

sowohl im Bereich der Atemwege, des Lungenparenchyms und 

der pulmonalen Kapillaren bei höherem Schweregrad der Erkrankung als mögliche 

Erklärung angaben [335]. 

Die Ausbildung einer Belastungshypoxämie ist bei COPD-Patienten Folge einer 

nicht adäquat möglichen Steigerung der Ventilation (neuromechanische Entkopplung, 

gestörte zentrale Atemregulation), dem bereits erläuterten V˙ A/Q˙ c-Mismatch und 

der Abnahme der gemischt-venösen Sauerstoffsättigung als Ergebnis einer progredienten 

Imbalance von Sauerstoffangebot und -verbrauch [26, 47, 126, 129]. Manifestation 

und Ausmaß belastungsinduzierter Gasaustauschstörungen sind mit Ruhemessungen 

(FEV 1 , KCO, arterielle Blutgase) nicht hinreichend voraussagbar [126]. 

Sie sind jedoch als eigenständiger Prognosefaktor von besonderem klinischen Interesse. 

So konnten Hiraga et al. (2003) den signifikanten prognostisch prädiktiven 

Wert des „PaO 2 -Slope“ (PaO 2 /V˙ O 2 -Anstieg) nachweisen: Ein PaO 2 -Slope ≤ 80 

mmHg/L/min unter Belastung ist hiernach mit einer 5-Jahres-Überlebensrate von 

< 20 % assoziiert [179]. 

Bei der Spiroergometrie werden direkte Breath-by-Breath-Bestimmungen von Sauerstoffaufnahme 

(V˙ O 2 ), Kohlendioxidabgabe (V˙ CO 2 ), endexspiratorischem Partialdruck 

für Sauerstoff (P ET O 2 ) und Kohlendioxid (P ET CO 2 ) durchgeführt. In Kombination 

mit seriellen arteriellen Blutgasanalysen können somit belastungsinduzierte Hypoxämie 

und Effizienz von Sauerstoffaufnahme und Kohlendioxidelimination erfasst 

werden. Die Verknüpfung mit der registrierten Minutenventilation (V˙ E) erlaubt über 

die Bestimmung der Atemäquivalente für Sauerstoff und Kohlendioxid (V˙ E/V˙ O 2 , 

V˙ E/V˙ CO 2 ) eine valide Einschätzung von Atemeffizienz, pulmonaler Zirkulation und 

Ventilations-/Perfusionsverhältnis [112]. 

Bei allen im Rahmen der vorliegenden Arbeit untersuchten COPD-Patienten konnte 

unter Ruhebedingungen mittels CO-Transferfaktormessung (T LCO ) ein gestörter Gas- 

138

austausch mit statistisch signifikanter Abnahme des globalen Gasaustauschvermögens 

bei steigendem GOLD-Schweregrad der Erkrankung (p = 0,047) nachgewiesen 

werden. Der unter Berücksichtigung des ventilierten Alveolarvolumens ermittelte 

CO-Transferkoeffizient (T LCO /V A ) zeigte sich bei allen Patienten im Schweregrad III 

und IV vergleichbar erniedrigt (50,6 ± 16 % Soll vs. 50,6 ± 24,3 % Soll). Von den 

Untersuchten im Schweregrad II wiesen 61,5 % einen pathologisch erniedrigten Wert 

< 80 % vom Sollwert auf. Diese Ergebnisse belegen eine frühzeitige Manifestation 

von Gasaustauschstörungen bei COPD, die in einer Arbeit von Barbera et al. (1991) 

bereits im GOLD-Stadium I nachgewiesen werden konnten [26]. 

Unter Belastung fanden sich bei jeweils 66,7 % der COPD II- und III-Patienten und 

bei 100 % der COPD IV-Patienten Sauerstoffaufnahmestörungen mit pathologisch 

erhöhten alveolo-arteriellen Sauerstoffpartialdruckdifferenzen (AaDO 2 ) > 35 mmHg. 

Dabei offenbarte sich eine mit dem Schweregrad der COPD statistisch signifikante 

Zunahme der AaDO 2 im Sinne einer abnehmenden Oxygenierungseffizienz (p = 

0,002). Dies spiegelt sich bei der Ausbildung schwergradiger Belastungshypoxämien 

wider. So fanden sich im Bereich der ventilatorischen anaeroben Schwelle bereits bei 

50 % der Patienten im GOLD-Stadium IV, aber nur bei 6,7 % der Patienten im 

GOLD-Stadium III PaO 2 -Werte < 55 mmHg. 

Gleichermaßen konnte eine statistisch hochsignifikante belastungskorrelierte Effizienzminderung 

der Kohlendioxidelimination in Abhängigkeit vom GOLD-Stadium 

der COPD (p < 0,001) nachgewiesen werden. Eine sicher pathologische arterioalveoläre 

CO 2 -Partialdruckdifferenz (aADCO 2 ) > 6 mmHg fand sich bei 27,8 % der 

GOLD II-Patienten, bei 56,7 % der GOLD III und bei 75 % der GOLD IV-Patienten. 

Diese Konstellation eines unter Belastung gegenüber dem endexspiratorischen (alveolären) 

CO 2 -Partialdruck (P ET CO 2 ) erhöhten PaCO 2 belegt relevante Ventilations- 

/Perfusionsinhomogenitäten mit erhöhter Totraumventilation und konsekutiv gestörter 

CO 2 -Abgabe. 

Dies wird durch die statistisch hochsignifikante Abnahme des P ET CO 2 -Anstiegs bis 

zur ventilatorischen anaeroben Schwelle mit zunehmenden Schweregrad der COPD 

(p < 0,001) untermauert: Bei COPD II-Patienten fand sich eine mittlere P ET CO 2 - 

Zunahme von 6,3 ± 2,1 mmHg, bei COPD III-Patienten von 4,0 ± 1,6 und bei COPD 

IV-Patienten von 2,1 ± 2,6 mmHg. 

139

Analog dazu offenbarte sich eine ebenso statistisch hochsignifikante Verminderung 

der Atemeffizienzsteigerung bis zur ventilatorischen anaeroben Schwelle in Abhängigkeit 

vom GOLD-Stadium (p < 0,001): Das CO 2 -Atemäquivalent (V˙ E/V˙ CO 2 ) 

nahm bei den Patienten im GOLD-Stadium II um 7,3 ± 3,1 ab, im GOLD-Stadium 

III um 5,1 ± 3,1 und im GOLD IV-Stadium nur noch um 3,2 ± 2,5 ab. So fanden sich 

bei 33,3 % der COPD II-Patienten, 53,3 % der COPD III-Patienten und 62,5 % der 

COPD IV-Patienten pathologisch erhöhte CO 2 -Atemäquivalente > 35. Diese Ergebnisse 

zeigen eine mit dem COPD-Stadium relevant zunehmende Ventilations- 

/Perfusionsverteilungsstörung im Sinne einer progredienten Totraumventilation (hohes 

V˙ A/Q˙ c) an. 

Ein unter Belastung erhöhter V˙ E/V˙ CO 2 -Slope > 34 ist ein bei chronischer Herzinsuffizienz 

zusammen mit anderen Parametern (peak V˙ O 2 < 14 ml/min/kg, V˙ O 2 an 

AT < 11 ml/min/kg) validierter Prognoseparameter [147]. Corra (2002) konnte bei 

dieser Patientengruppe nachweisen, dass bei einer maximalen Sauerstoffaufnahme 

von 10 bis 18 ml/min/kg der V˙ E/V˙ CO 2 -Slope den entscheidenden Faktor bei der 

Risikostratifizierung darstellt, da ein Wert > 35 mit einer Mortalität von 30 %, ein 

Wert ≤ 35 aber nur mit einem leicht erhöhten Mortalitätsrisiko von 10 % assoziiert 

ist [86]. Torchio et al. (2010) identifizierten das Atemäquivalent für CO 2 an der anaeroben 

Schwelle als eigenständigen postoperativen Prognoseparameter bei COPD- 

Patienten mit notwendigen lungenresezierenden Eingriffen, wobei auch hier ein 

prognostisch signifikanter cut off-Wert > 34 ermittelt wurde [389]. In den aktuellen 

EACPR/AHA-Empfehlungen zur Spiroergometrie (2012) wird die Verwendung des 

V̇ E/V̇ CO 2 -Slope zusammen mit P ET CO2 und V̇ O 2 peak für die klinische und prognostische 

Klassifizierung von Patienten mit COPD und interstitiellen Lungenerkrankungen 

angeraten, wobei in Analogie zur Weber-Klassifikation die ventilatorische 

Effizienz in vier klinische und prognostische Klassen eingeteilt wird: Klasse I (normal) 

entspricht einem V̇ E/V̇ CO 2 -Slope < 30,0, Klasse II einem V̇ E/V̇ CO 2 -Slope von 

30,0 bis 35,9, Klasse III einem V̇ E/V̇ CO 2 -Slope von 36,0 bis 44,9 und Klasse IV 

einem V̇ E/V̇ CO 2 -Slope > 45,0 [162]. 

Im vorliegenden Untersuchungskollektiv konnte kein statistisch signifikanter Zusammenhang 

zwischen dem Schweregrad der COPD und dem Grad der Atemeffizienz 

belegt werden (p = 0,163). Es fand sich auch hier eine auffällig variable Verteilung 

innerhalb der COPD III-Gruppe, bei der sowohl regelrechte belastungskorrelier- 

140

te Steigerungen, als auch fehlende Ökonomisierung bis hin zur Verschlechterung der 

Atemeffizienz verzeichnet werden konnten. 

Die Ergebnisse belegen, dass Gasaustauschstörungen ein wesentliches pathophysiologisches 

Moment der COPD darstellen und die Effizienz der O 2 -Aufnahme und der 

CO 2 -Elimination signifikant mit dem Schwergrad der COPD abnehmen. Mit Spiroergometrie 

und arteriellen Blutgasanalysen unter Belastung gelingt es, den Gasaustausch 

unter Belastung subtil abzubilden und eine Belastungshypoxämie zu quantifizieren. 

Über die Bestimmung der alveolo-arteriellen Sauerstoffpartialdruckdifferenz 

(AaDO 2 ) ist eine Kenngröße zur Beurteilung des Schweregrades einer Gasaustauschstörung 

verfügbar. Die ebenfalls erfassbare arterio-alveoläre Kohlendioxidpartialdruckdifferenz 

(aADCO2) liefert darüber hinaus Informationen zum Vorliegen von 

Verteilungsstörungen. 

Die Parameter FEV 1 , T LCO , T LCO /V A wie auch die Blutgase unter Ruhebedingungen 

sind keine verlässlichen Indikatoren für die Ausbildung und das Ausmaß einer arteriellen 

Hypoxämie unter körperlicher Belastung. Der Nachweis eines relevanten belastungskorrelierten 

PaO 2 -Abfalls unter 60 mmHg bei einem gleichen Prozentsatz 

von COPD II- und COPD III-Patienten des untersuchten Kollektivs (22 % bzw. 

23 %) unterstreicht dies in besonderer Weise. 

Mit dem Atemäquivalent für CO 2 an der ventilatorischen anaeroben Schwelle 

(V̇ E/V̇ CO 2 an AT) bzw. dem V̇ E/V̇ CO 2 -Slope steht ein weiterer klinisch und prognostisch 

relevanter Parameter zur Verfügung, der auch ohne Erreichen einer Maximalbelastung 

aussagefähig und reproduzierbar ist [162, 217]. Er erlaubt (zusammen 

mit dem P ET CO 2 ) über die integrative Bewertung von Ventilation und Gasaustausch 

eine Beurteilung des Ventilations-/Perfusionsverhältnisses unter Belastung, 

dessen Mismatch bei COPD-Patienten den Hauptfaktor für die Ausbildung von Belastungshypoxämien 

darstellt. Mit einem erhöhten ventilatorischen Äquivalent für 

CO 2 werden nicht nur COPD-assoziierte Störungen, sondern auch Herzinsuffizienz 

und pulmonalvaskuläre Drucksteigerungen reflektiert, so dass mit diesem Parameter 

auch prognostisch relevante Komorbiditäten des COPD-Patienten erfasst werden 

[112, 217]. 

141

4.4 Spiroergometrische Erfassung und Bewertung kardialer Parameter bei 

COPD-Patienten 

Das Herzminutenvolumen (HMV) determiniert gemeinsam mit der arterio-venösen 

Sauerstoffdifferenz (a-v-DO 2 ) die maximale Sauerstoffaufnahme unter Belastung 

(V̇ O 2max = HMV max x a-v-DO 2max ) und stellt unter physiologischen Bedingungen 

deren primär limitierendes Moment dar, da etwa ab der anaeroben Schwelle das 

Schlagvolumen nicht weiter gesteigert werden kann [112, 337, 346, 431]. Unter körperlicher 

Belastung wird über eine Optimierung von Herzfrequenz, Kontraktilität 

und Nachlast (endsystolisches Volumen), ventrikulärer Compliance und Füllungsdruck 

(enddiastolisches Volumen) eine kardiozirkulatorische Anpassung an den zunehmenden 

Sauerstoffbedarf der Muskulatur realisiert [431]. Somit spiegeln aerobe 

Kapazität und Leistungsfähigkeit unmittelbar auch die Effizienz des kardiovaskulären 

Systems wider. 

Die koronare Herzkrankheit (KHK) und ihre Folgezustände Myokardinfarkt, Herzinsuffizienz 

und/oder kardiale Arrhythmien sind häufige, sowohl Mortalität als auch 

Morbidität signifikant beeinflussende Komorbiditäten bei COPD-Patienten, wobei 

beide (KHK und COPD) neben gemeinsamen Risikofaktoren (insbesondere Rauchen, 

Lebensstil, niedriger sozioökonomischer Status) sehr wahrscheinlich auch über 

ein systemisches Inflammationssyndrom assoziiert sind [2, 124, 255, 256, 342, 362, 

368, 370]. 

Daneben belegen Untersuchungen, dass Lungenemphysem und dynamische Hyperinflation 

die kardiale Funktion auch direkt beeinflussen können. So fanden Jörgensen 

et al. (2007) bei Patienten mit schwerem Emphysem kernspintomographisch verkleinerte 

enddiastolische Volumina von linkem und rechtem Ventrikel und gingen als 

Ursache von einem erniedrigten ventrikulären Füllungsdruck infolge hyperinflationsbedingter 

intrathorakaler Hypovolämie aus [200]. Analog dazu beschrieben Barr 

et al. (2010) auf der Grundlage von CT-Untersuchungen eine Korrelation zwischen 

Lungenemphysem, reduzierter linksventrikulärer Füllung und reduziertem Schlagvolumen 

[32]. Arbeiten von Butler et al. (1988) und Montes de Oca et al. (1996) belegen 

darüber hinaus eine Erhöhung der linksventrikulären Nachlast durch intrathorakale 

Druckschwankungen infolge Lungenemphysem [60, 268]. Tzani et al. (2011) 

142

stellten gleichfalls eine mit dynamischer Lungenüberblähung verschlechterte kardiovaskuläre 

Anpassung an Belastungen fest: Das endexspiratorische Volumen (EELV) 

korrelierte in dieser Arbeit negativ mit Sauerstoffpulsanstieg, Doppelprodukt- 

Reserve (Doppelprodukt = systolischer Blutdruck x Herzfrequenz) und V̇ E/V̇ O 2 - 

Slope [397]. 

Mit der Spiroergometrie können einerseits die klassischen ergometrischen Parameter 

zur Beurteilung der kardialen Situation (Leistung, Herzfrequenz- und Blutdruckverhalten, 

Doppelprodukt, elektrokardiographische ST-Streckenveränderungen, Arrhythmien) 

erfasst werden. Andererseits resultieren aus der Bestimmung der Sauerstoffaufnahme 

(V̇ O 2 ) und deren Verknüpfung mit ergometrischen Größen zusätzliche 

klinisch relevante Parameter zur Einschätzung der Herztätigkeit unter Belastung, wie 

der Sauerstoffpuls (V̇ O 2 /Herzfrequenz) oder die Anstiegsgeschwindigkeit der Sauerstoffaufnahme 

in Bezug zur Belastungsintensität (∆V̇ O 2 /∆WR). 

Im vorliegenden Untersuchungskollektiv war unter symptomlimitierter Maximalbelastung 

bei keinem Patienten eine pathologische ST-Strecken-Veränderung (horizontale 

oder deszendierende ST-Strecken-Senkung ≥ 2 mV, ST-Strecken-Hebung ≥ 

1 mV) oder eine Angina pectoris-Symptomatik nachweisbar. Allerdings erreichten 

lediglich 32,8 % aller Untersuchten eine mindestens submaximale Herzfrequenz, so 

dass nur in diesen Fällen eine objektive Aussage hinsichtlich belastungskorrelierter 

myokardialer Ischämien möglich war. Bei zwei Drittel des Kollektivs waren Ausbelastungskriterien 

(in der Regel sehr starke Luftnot/muskuläre Erschöpfung und/oder 

erschöpfte Atemreserve) erreicht, noch bevor eine submaximale Herzfrequenz erzielt 

wurde. Lediglich 12 Patienten (18,8 %) des Gesamtkollektivs erreichten ihre altersbezogene 

maximale Herzfrequenz als Ausbelastungsmarker. Relevante ventrikuläre 

Arrhythmien waren bei keinem Patienten aufgetreten, insbesondere auch nicht bei 

jenen mit belastungskorrelierter schwerer arterieller Hypoxämie. Gleichsam wurde 

bei keinem Patienten eine belastungsinduzierte Vorhofflimmerarrhythmie registriert, 

bei drei Patienten lag ein chronisches Vorhofflimmern vor. 

Daraus kann geschlussfolgert werden, dass bei COPD-Patienten der GOLD-Stadien 

II bis IV eine Belastungsuntersuchung zur nichtinvasiven Diagnostik einer koronaren 

Herzkrankheit häufig nicht aussagefähig ist. Somit sollten bei dieser Fragestellung 

für diese Patientenpopulation alternative Diagnostikmethoden Anwendung finden, 

143

wobei insbesondere pharmakologische Belastungstestungen (z. B. Dobutamin-Stressechokardiographie, 

Adenosin-Myokardszintigraphie) zu favorisieren sind, um atemfunktionelle 

Limitierungen zu umgehen. Daneben zeigen die Ergebnisse aber auch, 

dass eine kardiale Gefährdung von COPD-Patienten unter der Spiroergometrie als 

insgesamt gering einzustufen ist, da ventilatorische, respiratorische und muskuläre 

Leistungsbegrenzungen bei mehr als 80 % der Untersuchten vor Erreichen einer kardialen 

Ausbelastungssituation eintraten. 

Mit dem Sauerstoffpuls (V̇ O 2 /Herzfrequenz) steht ein spiroergometrischer Parameter 

zur Verfügung, der unter bestimmten Bedingungen als Korrelat des kardialen 

Schlagvolumens interpretiert und damit zur nichtinvasiven Abschätzung der kardialen 

Funktion verwendet werden kann [8, 40, 98, 292, 382, 414]. Er beschreibt die 

Menge an Sauerstoff, die pro Herzschlag aufgenommen bzw. verbraucht wird und ist 

abhängig vom Schlagvolumen und der arterio-venösen Sauerstoffdifferenz (a-v-DO 2 ) 

[112, 217, 414, 431]. Unter der Voraussetzung, dass eine normale arterio-venöse 

Sauerstoffdifferenz (> 15 ml O 2 /100 ml Blut) vorliegt und bei einer symptomlimitierten 

Belastung eine maximale periphere Sauerstoffausschöpfung vorliegt (a-v-DO 2 

also konstant ist) besteht ein direkter Zusammenhang zum kardialen Schlagvolumen 

[112, 217, 414]. 

Bei einer COPD ist die a-v-DO 2 als Einflussgröße auf den Sauerstoffpuls zu berücksichtigen, 

da ihre Determinanten, nämlich der arterielle Sauerstoffgehalt des Blutes 

und die periphere Sauerstoffextraktion durchaus relevant verändert sein können. So 

fanden beispielsweise Oelberg et al. (1998) und Sala et al. (1999) bei COPD- 

Patienten unter Belastung eine verminderte muskuläre Sauerstoffextraktion gegenüber 

untrainierten Gesunden [292, 345]. Angesichts gesicherter COPD-assoziierter 

Skelettmuskelveränderungen wie Muskelatrophie, Verlust von Typ 1-Fasern, vermehrte 

Expression von Typ 2-Fasern, verminderte Kapillardichte und erniedrigte 

Aktivität oxidativer Enzyme erscheint dieser Mechanismus bei COPD durchaus von 

klinischem Belang [153, 154, 195, 242, 425]. Daneben führt ein PaO 2 < 55 mmHg 

zu einer relevanten Erniedrigung des arteriellen Sauerstoffgehaltes des Blutes und 

damit zu einer Abnahme des V̇ O 2 /HR [403]. Unter diesen Aspekten kann der Sauerstoffpuls 

bei COPD-Patienten nicht als alleiniges Korrelat des kardialen Schlagvolumens 

interpretiert werden. 

144

Im vorliegenden Untersuchungskollektiv zeigte sich bei allen Patienten eine Erniedrigung 

des maximalen Sauerstoffpulses (V̇ O 2 /HR max ) mit einer statistisch hochsignifkanten 

Korrelation zum GOLD-Stadium der COPD (p < 0,001). Die Zunahme 

des COPD-Schweregrades schließt angesichts der erhobenen Befunde eine Erniedrigung 

der Minutenventilation (siehe Tabelle 35), eine signifikante Erniedrigung des 

CO-Transferfaktors (siehe Tabelle 20) und eine signifikante Erhöhung der alveoloarteriellen 

Sauerstoffdifferenz unter Belastung (siehe Tabelle 39) als Determinanten 

des arteriellen Sauerstoffgehaltes und damit des Sauerstoffpulses (V̇ O 2 /HR) ein. 

Darüber hinaus fand sich im Kollektiv mit steigendem GOLD-Stadium eine hochsignifikante 

Erniedrigung der ventilatorischen anaeroben Schwelle (siehe Tabelle 33), 

die nicht unwesentlich durch das Sauerstoffextraktionsvermögen der Muskulatur als 

weiterer V̇ O 2 /HR-Determinante bestimmt wird. 

Die Analyse der Sauerstoffpulskurven (Wasserman-Grafik 2) offenbarte unterschiedliche 

V̇ O 2 /HR-Steigungsmuster: Bei 46 Patienten (71,8 %) fand sich ein stetiger 

Anstieg der Sauerstoffpulskurve bis zum Belastungsende, wobei in keinem Fall 

ein Normalwert des V̇ O 2 /HR max zu verzeichnen war. Bei 15 Patienten (23,4 %) war 

nach anfänglichem Anstieg eine in der Regel nach der anaeroben Schwelle eintretende 

Sauerstoffpuls-Plateaubildung nachweisbar, d. h. unter steigender Belastung war 

ab diesem Zeitpunkt keine weitere Zunahme des Sauerstoffpulses mehr zu verzeichnen. 

Dies betraf 7 Patienten im GOLD-Stadium IV, 6 Patienten im GOLD-Stadium 

III und 2 Patienten im GOLD-Schweregrad II. Alle diese Patienten wiesen eine 

EILV/TLC-Ratio > 95% und damit eine erschöpfte inspiratorische Volumenreserve 

auf. Bei 10 Patienten (66,7 %) bestand eine dynamische Hyperinflation, bei 9 Patienten 

(60 %) eine belastungsinduzierte Hypoxämie, wobei in 44,4 % dieser Fälle ein 

PaO 2 < 55 mmHg registriert wurde, und bei 3 Patienten (20 %) eine erschöpfte Herzfrequenzreserve. 

3 Patienten (4,6 % des Gesamtkollektivs), alle im GOLD-Stadium 

IV mit respiratorischer Insuffizienz und PaO 2 -Werten < 55 mmHg unter Belastung, 

ließen keinerlei Anstieg des Sauerstoffpulses unter Belastung erkennen. 

In Anbetracht der kardialen Befundsituation des Kollektivs mit echokardiographisch 

normaler LV-Pumpfunktion bei 96,9 % aller Untersuchten und fehlenden pathologischen 

elektrokardiographischen und klinischen Belastungsreaktionen sind chronische 

systolische Herzinsuffizienz und belastungsinduzierte (ischämische) myokardiale 

145

Insuffizienz mit fehlendem Anstieg des Schlagvolumens mit hoher Wahrscheinlichkeit 

nicht für die Mehrzahl der nachgewiesenen O 2 -Puls-Plateaubildungen verantwortlich 

zu machen. 

Bei den Patienten mit registrierten schweren arteriellen Hypoxämien und konsekutivem 

Abfall der arterio-venösen Sauerstoffdifferenz (a-v-DO 2 ) ist eine assoziierte 

hypoxische pulmonale Hypertonie und ein dadurch eingeschränkter rechtsventrikulärer 

Schlagvolumenzuwachs zu diskutieren. Rietema et al. (2008) konnten mittels- 

Rechtsherzkatheter und Magnetresonanztomographie bei COPD-Patienten der 

GOLD-Stadien II bis IV unter Belastung einen plötzlichen Anstieg des Pulmonalarteriendruckes 

mit assoziierter Schlagvolumenreduktion messen, wobei als mögliche 

Ursachen ein pulmonalvaskuläres Remodeling mit gestörtem Recruitment, eine Reduktion 

des pulmonalen Kapillarbettes, eine endotheliale Dysfunktion und eine 

Kompression alveolärer Gefäße angegeben wurden [332]. Auch andere Untersucher 

waren zu dem Ergebnis gekommen, dass ein belastungskorrelierter Anstieg des Pulmonalarteriendruckes 

über eine Erhöhung der rechtsventrikulären Nachlast zu einer 

Verminderung des Schlagvolumens bei COPD führt [44, 239, 253]. 

Daneben ist bei den Patienten mit Lungenemphysem und dynamischer Lungenüberblähung 

eine kardiale Beeinflussung durch intrathorakale Drucksteigerungen als 

weiterer Pathomechanismus zu diskutieren. So konnten Butler et al. (1988) mittels 

invasiver Messungen bei Patienten mit schwerer COPD nachweisen, dass der Anstieg 

des pulmonalkapillären Verschlussdruckes und intrakardialer Druckwerte unter 

Belastung teilweise durch mechanisch bedingte Erhöhungen der Wandspannungen 

infolge Lungenüberblähung zustande kommen [60]. Montes de Oca et al. (1996) 

wiesen bei sehr schwerer COPD ebenfalls einen direkten Zusammenhang zwischen 

intrathorakalem Druck und Sauerstoffpuls nach [268]. Jörgensen et al. konnten darüber 

hinaus über direkte hämodynamische Messungen (2003) und Magnetresonanztomographie 

(2007) bei Patienten mit schwerem Lungenemphysem eine Verminderung 

des intrathorakalen Blutvolumens und der Ventrikelvolumina belegen, wobei 

die Hyperinflation als möglicher Pathomechanismus angenommen wurde, zumal 

nach chirurgischer Lungenvolumenreduktion eine Steigerung des Herzindex um 

40 % und des Schlagvolumenindex um 34 % festzustellen war [199, 200]. In einer 

Arbeit von Lammi et al. (2012) bestätigte sich eine signifikante Zunahme des Sauerstoffpulses 

nach chirurgischer Lungenvolumenreduktion [220]. Boerrigter et al. 

(2012) konnten schließlich über kombinierte Messungen (Rechtsherzkatheter, 

146

Ösophagusdruck) nachweisen, dass die exspiratorische Atemflusslimitation beim 

COPD-Patienten zu einer Blutflussminderung in der pulmonalen Zirkulation führt, 

dass also eine verminderte rechtsatriale Füllung zum verminderten Schlagvolumen 

bei COPD-Patienten beitragen kann [43]. Somit können Lungenemphysem und dynamische 

Lungenüberblähung über zwei Mechanismen das kardiale Schlagvolumen 

beeinflussen, nämlich einerseits über eine Erhöhung der linksventrikulären Nachlast 

und andererseits über eine Erniedrigung der rechtsventrikulären Füllung [403]. 

Die Heterogenität der Erkrankung COPD bedingt dabei nach Boerrigter et al. (2012) 

ganz unterschiedliche individuelle Kombinationen aller genannten Mechanismen, die 

über die Beeinträchtigung von kardialer Vor- und Nachlast zu einer Abnahme des 

Schlagvolumens führen [43]. Angesichts dieser Aspekte ist somit der Sauerstoffpuls 

– trotz seiner multifaktoriellen Beeinflussung – als relevanter Surrogatmarker des 

kardialen Schlagvolumens auch bei COPD zu betrachten [403]. 

Mittels Spiroergometrie ist der zugrunde liegende Pathomechanismus von Sauerstoffpulserniedrigung 

und -plateau beim COPD-Patienten nicht zu differenzieren. 

Insbesondere kann aber der klinisch enorm wichtige Unterschied zwischen einer 

primär kardialen Genese einer Schlagvolumenreduktion unter Belastung (KHK, 

Herzinsuffizienz) und den beschriebenen COPD-vermittelten Effekten nicht abgebildet 

werden. Diese Tatsache und die häufig bestehenden kardiovaskulären Komorbiditäten 

bei COPD implizieren die Notwendigkeit einer weiterführenden kardialen 

Differentialdiagnostik bei pathologischem Sauerstoffpuls-Verhalten. Dies gilt in besonderer 

Weise, da die koinzidente chronische Herzinsuffizienz beim COPD- 

Patienten über V̇ A/Q̇ c-Mismatch (alveoläre Hypoperfusion) und erhöhte Totraumventilation 

ganz ähnliche spiroergometrische Befundmuster wie die COPD bietet. 

4.5 Echokardiographie bei der Evaluation von COPD-Patienten 

Wie bereits in Kapitel 4.4 dargestellt, können sowohl rechts- und linksventrikuläre 

Funktion als auch die pulmonale Zirkulation durch eine chronisch obstruktive Lungenerkrankung 

beeinflusst werden. Daneben sind kardiovaskuläre Komorbiditäten 

als häufig manifestierte systemische Effekte der COPD bedeutsam. 

Mit der Echokardiographie steht eine valide Diagnostikmethode zur Verfügung, mit 

der sowohl strukturelle als auch funktionelle kardiale Veränderungen erfasst und (bei 

147

Vorliegen einer Trikuspidalklappeninsuffizienz) eine dopplersonographische Abschätzung 

des Pulmonalarteriendruckes vorgenommen werden können. Die Echokardiographie 

gilt als wichtigste nichtinvasive Screeninguntersuchung auf eine pulmonale 

Hypertonie [161]. 

Die COPD ist häufig mit der Manifestation einer zumeist leichten bis mittelschweren 

pulmonalen Hypertonie (PH) assoziiert, die aus pulmonalvaskulärem Remodeling, 

Verlust von Pulmonalgefäßen (Lungenemphysem) und thrombotischen Komplikationen 

resultiert und mit erhöhter Morbidität und Mortalität einhergeht [25, 79, 80, 

207, 306, 422]. Körperliche Belastungen, Exazerbationen und schlafbezogene Hypoxämien 

sind wesentliche Faktoren für die Ausprägung klinisch relevanter pulmonalvaskulärer 

Drucksteigerungen beim COPD-Patienten, während unter Ruhebedingungen 

oft noch keine pulmonale Hypertonie nachweisbar ist [208, 410, 436]. 

Im vorliegenden Untersuchungskollektiv lag bei 20 Patienten (31,3 %) eine Trikuspidalklappeninsuffizienz 

(TI) geringer bis mittelgradiger Ausprägung vor, über 

deren dopplersonographisch ermittelte Maximalgeschwindigkeit der systolische 

Pulmonalarteriendruck abgeschätzt werden konnte [161, 338]. In einem Fall war 

aufgrund eingeschränkter Schallbedingungen der maximale Dopplershift der TI nicht 

exakt verifizierbar. Es fanden sich bei 9 Patienten unter Ruhebedingungen und ohne 

Sauerstoffgabe TI-Maximalgeschwindigkeiten > 2,8 m/s mit hieraus kalkulierten 

PAPs-Werte > 36 mmHg, die entsprechend der aktuellen Leitlinien als Indikator einer 

möglichen PH gelten [161]. Keiner der Patienten wies TI-Maximalgeschwindigkeiten 

> 3,4 m/s, bei denen eine manifeste PH als wahrscheinlich eingeschätzt 

wird [161]. Unter Zugrundelegung einer publizierten echokardographischen 

Schweregradeinschätzung (siehe Tabelle 3) bestand bei 66,7 % der Untersuchten mit 

maximaler TI-Jetgeschwindigkeit > 2,8 m/s eine leichte, bei 22,2 % eine mittelgradige 

und nur in einem Fall (11,1%) eine schwere Erhöhung des PAPs [336, 442]. Alle 

erhöht ermittelten PAPs-Werte betrafen ausschließlich Patienten mit schwerer und 

sehr schwerer COPD und waren bei 16,7 % aller COPD III- und bei 25 % aller 

COPD IV-Fälle zu verzeichnen. 

Entsprechend den aktuellen Guidelines (2011) können auch morphologische und 

funktionelle Rechtsherzveränderungen definierter Ausprägung als Hinweis für eine 

pulmonale Hypertonie gewertet werden, selbst wenn kein erhöhter PAPs-Wert regist- 

148

iert wird [161]. Eine rechtsventrikuläre Hypertrophie und/oder Dilatation war bei 

insgesamt 12 Untersuchten des Gesamtkollektivs (18,8 %) zu verzeichnen, wobei es 

sich ebenfalls ausschließlich um Patienten der GOLD-Schweregrade III und IV handelte. 

Bezogen auf die einzelnen GOLD-Stadien waren bei 20 % der Patienten im 

Stadium III und bei 37,5 % der Patienten im Schweregrad IV echokardiographische 

Rechtsherzbelastungshinweise zu finden. 

Diese Ergebnisse stimmen mit einer Reihe von Veröffentlichungen überein, die von 

einer Prävalenz einer PH bei 10 bis 36 % aller COPD-Patienten im GOLD-Schweregrad 

II bis IV ausgehen und eine Korrelation zwischen dem Schweregrad der COPD 

und der Inzidenz einer assoziierten pulmonalen Hypertonie belegen [115, 305, 350, 

421]. Gleichsam bestätigt sich die bekannte Konstellation, dass bei COPD ganz 

überwiegend leichte bis mittelgradige Druckerhöhungen im kleinen Kreislauf zu verzeichnen 

sind und schwere pulmonale Hypertonien weniger als 5 % ausmachen [79, 

387]. Einschränkend muss jedoch berücksichtigt werden, dass die Echokardiographie 

hinsichtlich der Detektion einer pulmonalen Hypertonie gegenüber 

dem Goldstandard Rechtsherzkatheteruntersuchung deutlich unterlegen ist [161]. So 

fanden beispielsweise Fisher et al. (2007) im direkten Vergleich beider Methoden bei 

Patienten mit Lungenemphysem nur eine Sensitivität von 60 % und eine Spezifität 

von 74 % [128]. 

Bezüglich der ermittelten Häufigkeit echokardiographischer Cor pulmonale- 

Manifestationen (18,8 %) zeigte sich eine sehr gute Übereinstimmung mit einer Untersuchung 

von Gupta et al. (2011), die bei einem praktisch identischen COPD- 

Kollektiv eine Prävalenz von 17,5 % erbrachte [164]. 

Die rechtsventrikuläre systolische Funktion war im Gesamtkollektiv mit einem erfassten 

mittleren TAPSE-Wert von 22 ± 3 mm normal. Lediglich bei einer Patientin 

im GOLD-Stadium IV mit respiratorischer Insuffizienz, rechtsventrikulärer Dilatation 

und einem echokardiographisch ermittelten PAPs-Wert von 52 mmHg war eine 

minimale TAPSE-Erniedrigung auf 16,3 mm zu verzeichnen. Auch dieses Ergebnis 

entspricht veröffentlichten Untersuchungen, die bei stabilen normoxämischen 

COPD-Patienten mit mittelschwerer bis schwerer Atemwegsobstruktion praktisch 

immer erhaltene RV-Pumpfunktionen nachweisen und Einschränkungen nur bei sehr 

fortgeschrittenen Erkrankungsstadien und/oder akuten Exazerbationen erfassen 

konnten [234, 350, 411]. 

149

Linksventrikuläre systolische und diastolische Herzinsuffizienz werden in der Literatur 

dagegen mit einer Prävalenz von 21 % bis 26 % bei COPD-Patienten angegeben 

und sind damit bis zu dreimal häufiger als bei gleichaltrigen Kontrollpersonen [257, 

342, 343]. Die gemeinsame Manifestation von Herzinsuffizienz und COPD ist mit 

einer Verschlechterung der Prognose assoziiert, wobei offenbar kein signifikanter 

Unterschied zwischen systolischer und diastolischer Herzinsuffizienz besteht [184, 

189, 218]. 

Bei den durchgeführten Untersuchungen konnte in 2 Fällen (3,1 % des Gesamtkollektivs) 

eine eingeschränkte linksventrikuläre Pumpfunktion (LV-EF < 55 %) und in 

40 Fällen (62,5 %) eine diastolische LV-Dysfunktion objektiviert werden. Bei 13 

Patienten mit echokardiographischen Kriterien einer diastolischen Dysfunktion des 

Schweregrades 2 oder 3 (nach Moller et al.) lagen erhöhte NT-proBNP- 

Serumkonzentrationen vor, so dass in diesen Fällen (20,3 % des Gesamtkollektivs) 

von einer diastolischen Herzinsuffizienz ausgegangen wurde [241, 265, 309, 351, 

394]. Dieses Vorgehen basiert auf dem publizierten ESC-Algorithmus zur Diagnostik 

einer diastolischen Herzinsuffizienz, bei dem ein NT-proBNP-Spiegel > 220 

pg/ml bei einem E/E’-Graubereich zwischen 8 und 15 als diagnostisches Kriterium 

gilt [309]. Da in der vorliegenden Studie bei der Echokardiographie noch keine Gewebedoppleruntersuchung 

möglich war (siehe Kapitel 2.4), wurde ein E/E’- 

Verhältnis > 8 für alle Patienten mit nachgewiesener diastolischer Dysfunktion der 

Schweregrade 2 und 3 nach Moller et al. angenommen, wodurch keine relevanten 

Einschränkungen der Aussagen zu erwarten sind [265]. Bei vier Patienten mit diastolischer 

Dysfunktion und erhöhtem NT-proBNP, davon zwei mit chronischem Vorhofflimmern, 

lag ein erhöhter PAPs vor, so dass in diesen Fällen keine klare Abgrenzung 

zu denkbaren COPD-assoziierten NT-proBNP-Steigerungen (pulmonale Hypertonie) 

oder einer kombinierten Genese möglich war. 

Mit den genannten Festlegungen und Limitierungen kann eine systolische und diastolische 

Herzinsuffizienz im vorliegenden COPD-Kollektiv mit einer Prävalenz von 

17,1 % bis 23,4 % angegeben werden, die sehr gut mit den oben dargestellten Literaturangaben 

übereinstimmt. Bei einem Großteil der Patienten war bis zum Zeitpunkt 

dieser Untersuchungen die Existenz einer linksventrikulären Dysfunktion nicht bekannt. 

150

Die Detektion einer koinzidenten Herzinsuffizienz beim COPD-Patienten stellt eine 

diagnostische Herausforderung dar. Zum einen sind beide Erkrankungen durch eine 

ganz ähnliche klinische Präsentation mit häufig identischen unspezifischen Symptomen 

(Belastungsdyspnoe und -intoleranz, nächtlicher Husten, Ödeme) gekennzeichnet, 

zum anderen können Fassthorax, Lungenüberblähung und pulmonales Gefäßremodeling 

klinische und röntgenologische Befunde einer Herzinsuffizienz maskieren 

[144, 176, 251, 329]. Nur die Objektivierung einer gestörten linksventrikulären 

(systolischen und/oder diastolischen) Funktion erlaubt die Diagnosestellung einer 

Herzinsuffizienz bei COPD [329]. 

Unter diesen Gesichtspunkten ist die Echokardiographie als wesentliches diagnostisches 

Instrument bei der Evaluation von COPD-Patienten zu werten, welches angesichts 

der Häufigkeit sowie der prognostischen und therapeutischen Relevanz kardialer 

Komorbiditäten bei COPD breite Anwendung finden sollte. Die Echokardiographie 

stellt darüber hinaus die wichtigste Basisuntersuchung zur Erfassung einer 

COPD-assoziierten pulmonalen Hypertonie und eines manifesten Cor pulmonale als 

einem entscheidenden Kriterium für die Einleitung einer Sauerstofflangzeittherapie 

beim COPD-Patienten dar. Sie ist daher als essentielles Diagnostikverfahren bei 

COPD einzuschätzen. 

4.6 Laboruntersuchungen bei der Evaluation von COPD-Patienten 

Von den ermittelten Laborparametern (Hb, NT-proBNP, GFR, Harnsäure, Cholesterin/HDL-Cholesterin-Quotient) 

wies keiner eine statistische Korrelation zum GOLD- 

Schweregrad der COPD auf. In der Literatur finden sich jedoch zahlreiche Hinweise, 

dass die Parameter Hb und NT-proBNP von besonderer klinischer Bedeutung bei 

COPD-Patienten sind [24, 72, 78, 88, 135, 193, 194, 196, 226, 352, 353, 361, 439]. 

Abweichungen der Hämoglobinkonzentration sind bei der COPD sowohl als hypoxisch 

getriggerte Polyglobulie als auch als Anämie der chronischen Erkrankung 

(chronischen Inflammation) zu erwarten. 

Eine Anämie ist ein häufiges Begleitsymptom chronischer, vor allem auch chronisch 

entzündlicher Erkrankungen. Hinsichtlich der Prävalenz bei COPD als systemischen 

Inflammationssyndrom gibt es noch keine verlässlichen Daten. In einer 2011 publi- 

151

zierten Literaturrecherche des Zeitraumes von 1966 bis 2010 wird sie mit 7,5 % bis 

34 % angegeben [439]. John et al. (2005) fanden bei einem COPD-Kollektiv eine 

Anämieprävalenz von 13 % mit Nachweis einer Erythropoetinresistenz, so dass auch 

angesichts gleichsam erhöht gefundener CRP- und IL-6-Spiegel entzündliche Pathomechanismen 

wie bei der „chronic illness“-Anämie anzunehmen sind [196]. 

Im vorliegenden vergleichbaren Kollektiv offenbarte sich eine Anämie (Hb < 13,5 

mg/dl bei Männern bzw. Hb < 12,0 mg/dl bei Frauen) bei 8,3 % der Untersuchten, 

wobei ausschließlich männliche Patienten mit schwerer und sehr schwerer COPD 

betroffen waren. Statistisch signifikante Unterschiede der ermittelten Hb-Werte lagen 

jedoch zwischen den einzelnen GOLD-Schweregraden nicht vor (p = 0,210). Drei 

der Patienten wiesen eine chronische Niereninsuffizienz mit einer GFR ≤ 60 

ml/min/1,73 m² auf, so dass in 60 % der Fälle mit erniedrigtem Hämoglobinwert von 

einer vorwiegend renalen Genese ausgegangen werden muss. 

Eine Polyglobulie (Hb > 17,5 mg/dl bei Männern bzw. Hb > 16 mg/dl bei Frauen) 

bestand in keinem Fall. Da bei allen Patienten mit chronischer hypoxischer respiratorischer 

Insuffizienz zum Untersuchungszeitpunkt eine Sauerstofflangzeittherapie 

etabliert war, kann von einem diesbezüglich wirksamen Effekt ausgegangen werden, 

wie ihn bereits Zielinski (1999) nachweisen konnte [443]. 

Eine Anämie ist ein eigenständiger Prognosefaktor bei COPD und mit erhöhter Morbidität 

und Mortalität assoziiert [78, 439]. Sie bewirkt eine Verschlechterung der 

Belastungstoleranz von COPD-Patienten, die aus Störungen des Gasaustausches, der 

Hämodynamik und der muskulären Sauerstoffversorgung resultiert [88, 361]. Eine 

Polyglobulie war dagegen in einer Studie von Cote et al. (2007) nicht mit einer verschlechterten 

Prognose assoziiert [88]. 

Die Erfassung und Geneseklärung einer Anämie/Polyglobulie sollte unter den genannten 

Gesichtspunkten bei COPD-Patienten in das diagnostische Konzept einbezogen 

werden. Entsprechend den Veröffentlichungen von Schönhofer et al. (1998) 

kann eine Anämie-Korrektur bei COPD Dyspnoe verringern und die Belastbarkeit 

bessern [352, 353]. Bei Vorliegen einer Polyglobulie sollte eine zugrunde liegende 

respiratorische Insuffizienz adäquat therapiert werden (LTOT). 

152

Die Plasma- bzw. Serumkonzentration der natriuretischen Peptide BNP (B-type 

natriuretic peptide) bzw. NT-proBNP (N-terminal fragments of BNP) spiegelt die 

Existenz und das Ausmaß systolischer und/oder diastolischer kardialer Funktionsstörungen 

wider, da BNP (bzw. das inaktive Spaltprodukt NT-proBNP) von den Kardiomyozyten 

als Reaktion auf ventrikuläre Druck- und/oder Volumenbelastungen sezerniert 

wird [83, 93, 331, 351, 420]. Konzentrationserhöhungen finden sich sowohl 

bei systolischer und diastolischer Herzinsuffizienz als auch bei pulmonaler Hypertonie 

mit Rechtsherzbelastung [24, 93, 194, 226, 420]. Ein erhöhter NT-proBNP- 

Spiegel ist somit beim COPD-Patienten als Marker einer Herzinsuffizienz und/oder 

einer pulmonalen Hypertonie zu werten. Dabei zeigen mehrere Studien, dass auch 

Patienten mit einer latenten PH ohne Cor pulmonale erhöhte BNP-Konzentrationen 

aufweisen können [72, 135, 193]. 

Unter Berücksichtigung der alters- und geschlechtsbezogenen Normalwerte fanden 

sich im vorliegenden Kollektiv bei insgesamt 15 Untersuchten (24,2 %) erhöhte NTproBNP-Konzentrationen 

im Serum, wobei keine Korrelation zum FEV 1 -bezogenen 

GOLD-Schweregrad der COPD oder dem Vorliegen einer respiratorischen Insuffizienz 

bestand: Die Serumerhöhungen betrafen 5 Patienten im GOLD-Stadium II, 8 

Patienten im GOLD-Stadium III und nur 2 Patienten im GOLD-Stadium IV. Dies 

stimmt mit publizierten Studien von Inoue (2009) und Zuo (2011) überein, die ebenfalls 

keine statistisch signifikante Korrelation des BNP-Spiegels zu Lungenfunktion 

und arteriellem Sauerstoffpartialdruck fanden [193, 444]. 

Von den 9 Patienten, bei denen echokardiographisch eine PAPs-Erhöhung 

> 35 mmHg ermittelt worden war, wiesen 5 (55,6 %) erhöhte NT-proBNP- 

Konzentrationen (293 bis 811 pg/ml) auf. Bei 3 von ihnen waren manifeste Rechtsherzbelastungszeichen 

objektivierbar. Im einzig vorliegenden Fall einer echokardiographisch 

als schwergradig einzuschätzenden pulmonalen Hypertonie mit konsekutiv 

dilatiertem und funktionsgestörtem rechten Ventrikel (und normaler linksventrikulärer 

Funktion) fand sich eine NT-proBNP-Erhöhung auf 405 pg/ml. 

Die höchste NT-proBNP- Serumkonzentration wurde mit 1 380 pg/ml bei einem Patienten 

mit signifikant eingeschränkter linksventrikulärer Pumpfunktion (EF 40 %) 

registriert. Bei 13 Patienten (86,7 %) mit erhöhtem NT-proBNP-Spiegel war eine 

diastolische linksventrikuläre Dysfunktion zu verzeichnen, wobei in fünf Fällen eine 

153

konzentrische linksventrikuläre Hypertrophie und in zwei Fällen ein chronisches 

VHF bestand. 

In der Zusammenschau bestanden also bei mehr als 90 % aller Untersuchten mit erhöhten 

NT-proBNP-Werten linksventrikuläre Funktionsstörungen. Bei 5 Patienten 

(33,3 %) war eine echokardiographische PAPs-Erhöhung > 35 mmHg verifiziert 

worden. In 3 dieser Fälle zeigten sich dabei sonomorphologische Rechtsherzbelastungszeichen. 

Bei 2 Patienten mit kombinierter Erhöhung von PAPs und NTproBNP 

bestanden Konditionen (Vorhofflimmern, LVH, diastolische LV- 

Dysfunktion), die unabhängig von der bestehenden COPD zu einer pulmonalen 

Drucksteigerung und NT-proBNP-Erhöhung führen können. 

Somit kann geschlussfolgert werden, dass im vorliegenden COPD-Kollektiv die erhöht 

bestimmten Serumkonzentrationen an NT-proBNP mehrheitlich durch linksventrikuläre 

Dysfunktionen erklärbar waren. Bei drei Patienten (20 % aller Fälle mit 

NT-proBNP-Erhöhungen) fanden sich eindeutige Hinweise auf eine pulmonale 

Drucksteigerung mit konsekutiver Rechtsherzbelastung, so dass in diesen Fällen die 

Detektion eines Cor pulmonale über die NT-proBNP-Bestimmung gelang. 75 % aller 

Fälle mit echokardiographischen Rechtsherzbelastungszeichen wiesen dagegen keine 

erhöhte NT-proBNP-Serumkonzentration auf. Alle Patienten mit erhöhten NTproBNP-Werten 

waren durch echokardiographisch fassbare morphologische 

und/oder funktionelle Pathologien im Bereich des linken und/oder rechten Ventrikels 

charakterisiert. 

Bei allen 47 Patienten des Untersuchungskollektivs mit normalem NT-proBNP-Wert 

(75,8 %) fanden sich Serumkonzentrationen < 108 pg/ml. Angesichts eines sehr hohen 

negativen prädiktiven Wertes für eine bestehende Herzinsuffizienz bei BNP- 

Spiegeln < 100 pg/ml kann in diesen Fällen somit das Vorliegen einer Herzinsuffizienz 

als Dyspnoeursache mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen werden 

[258]. Dies bestätigte sich bei den echokardiographischen Untersuchungen. 

Somit ist die BNP- oder NT-proBNP-Bestimmung beim COPD-Patienten als sinnvolle 

Screeningmethode auf das Vorliegen kardialer Begleiterkrankungen bzw. signifikanter 

pulmonalvaskulärer Drucksteigerungen mit Cor pulmonale zu werten. Er- 

154

höhte Werte sollten Anlass zu weiterführenden differentialdiagnostischen Untersuchungen 

sein, wobei der Echokardiographie in diesem Kontext besondere Bedeutung 

zukommt (siehe Kapitel 4.5). Daneben ist eine erhöhte BNP-Konzentration ein gesicherter 

unabhängiger Prognosemarker sowohl bei Herzinsuffizienz als auch bei 

chronischen Lungenerkrankungen und pulmonaler Hypertonie [226, 319, 395, 435]. 

Unter diesen Aspekten ist BNP bzw. NT-proBNP nicht nur als aussagefähiger diagnostischer, 

sondern auch als prognostisch und therapeutisch relevanter Biomarker 

bei COPD-Patienten einzuschätzen. 

5. Zusammenfassung 

Die COPD ist eine komplexe multidimensionale Erkrankung mit einem breiten 

Spektrum klinischer Phänotypen, deren diagnostische Erfassung die entscheidende 

Voraussetzung für ein individualisiertes und effektives Management der Erkrankung 

darstellt. Eine umfassende klinische, atemfunktionelle, morphologische und prognostische 

Charakterisierung des COPD-Patienten stellt neue Anforderungen an diagnostische 

Verfahren und Zielgrößen. Dies betrifft insbesondere auch die Erfassung klinisch 

und prognostisch relevanter Atemfunktionsparameter, da die bisher praktizierte 

spirometrische und bodyplethysmographische (lungenfunktionelle) Evaluation und 

Schweregradbeurteilung der COPD der Komplexität der Erkrankung nicht gerecht 

wird. 

Mit der Spiroergometrie steht ein kardiopulmonaler Belastungstest zur Verfügung, 

der alle Komponenten der Atmung abbildet und damit ganz wesentliche Informationen 

und Kenngrößen für eine umfassende atemfunktionelle Charakterisierung von 

COPD-Patienten liefert, die mit den bisherigen Standarduntersuchungsverfahren in 

Ruhe nicht zu erfassen, aber auch nicht vorauszubestimmen sind. So können Aussagen 

zur maximalen und Dauerleistungsfähigkeit (peak V̇ O 2 und V̇ O 2 an AT), zur 

Atemmechanik (IC, IRV, EILV, Vt, V̇ E), zur Ausbildung einer dynamischen Lungenüberblähung 

(IC, EELV), zum Gasaustausch (AaDO 2 , aADCO 2 ), zur Bewertung 

von Atemeffizienz, pulmonaler Zirkulation und Ventilations-/Perfusionsverhältnis 

(V̇ E/V̇ CO 2 -Slope, V̇ E/V̇ CO 2 an AT, P ET CO 2 an AT) sowie zur Manifestation einer 

respiratorischen Insuffizienz unter Belastung (serielle arterielle Blutgasanalysen, 

V̇ E/V̇ CO 2 , P ET CO 2 ) getroffen werden. 

155

Mit diesen spiroergometrischen Kenndaten ist eine subtile funktionelle Beschreibung 

der Erkrankung COPD möglich, wobei folgende Merkmale für eine Typisierung geeignet 

erscheinen: 

- Exspiratorische Flusslimitation mit oder ohne Erschöpfung der Atemreserve 

- Nachweis oder Ausschluss einer dynamischen Lungenüberblähung 

- Normale oder verminderte maximale Sauerstoffaufnahme (peak V̇ O 2 ) 

- Nachweis oder Ausschluss einer Gasaustauschstörung 

- Isolierte Sauerstoffaufnahmestörung oder kombinierte Sauerstoffaufnahme- 

und Kohlendioxidabgabestörung 

- Oxygenierungsstörung mit oder ohne arterielle Hypoxämie 

- Nachweis oder Ausschluss einer Atemeffizienzstörung 

- Nachweis oder Ausschluss einer Ventilations-/Perfusionsstörung in PH- 

Konstellation (V̇ E/V̇ CO 2 an AT > 40 und P ET CO 2 an AT < 30 mmHg) 

- Nachweis oder Ausschluss eines frühzeitigen Sauerstoffpulsplateaus. 

Für die einzelnen Messwerte existieren validierte Referenzbereiche, so dass graduelle 

Bewertungen pathologischer Parameter vorgenommen werden können. 

Mit dem Parameter peak V̇ O 2 steht darüber hinaus der aussagekräftigste Prognosemarker 

für COPD-Patienten zur Verfügung, der auch extrapulmonale Komorbiditäten 

und den körperlichen Trainingszustand reflektiert. Mit der Erfassung klinisch und 

prognostisch relevanter Unterschiede der peak V̇ O 2 konnten in der vorliegenden Arbeit 

die Existenz unterschiedlicher Prognosegruppen innerhalb aller untersuchten 

GOLD-Stadien (II bis IV) nachgewiesen und somit die Limitierungen der aktuellen 

FEV 1 -basierten Schweregrad- und Prognosebeurteilung der COPD belegt werden. 

156

Die ermittelten, statistisch signifikanten Korrelationen der Sauerstoffaufnahmewerte 

im Bereich der ventilatorischen anaeroben Schwelle (V̇ O 2 an AT) mit den Prognoseparametern 

BODE-Index und 6-MWD weisen darauf hin, dass möglicherweise eine 

objektive und motivationsunabhängige Quantifizierung der körperlichen Belastbarkeit 

und Prognose bereits im submaximalen Belastungsbereich (wie bei Patienten mit 

chronischer Herzinsuffizienz) möglich ist. Dies wäre gerade bei Patienten mit schwerer 

und sehr schwerer COPD oder kardiovaskulären Begleiterkrankungen von Vorteil, 

um eine Maximalbelastung mit potentiellen Risiken zu vermeiden, valide Aussagen 

auch ohne Erreichen von Ausbelastungskriterien treffen zu können und die 

Akzeptanz von spiroergometrischen Verlaufsuntersuchungen zu erhöhen. Diesbezüglich 

sind prospektive Untersuchungen erforderlich, um die klinische und prognostische 

Signifikanz der V̇ O 2 an AT bei COPD-Patienten zu prüfen. 

Angesichts der Untersuchungsergebnisse ist der Einsatz der Spiroergometrie zur 

atemfunktionellen und prognostischen Evaluation sowie Verlaufsbeurteilung von 

COPD-Patienten aller Schweregrade und damit eine Neubewertung der Methode 

hinsichtlich ihrer Stellung in den diagnostischen Leitlinien zu empfehlen. Darüber 

hinaus sollten zukünftige klinische COPD-Studien standardisierte spiroergometrische 

Parameter als aussagefähige und sehr gut reproduzierbare Zielgrößen konzeptionell 

erfassen, um die klinische und prognostische Wirksamkeit neuer Therapieoptionen 

besser als mit isolierten Lungenfunktionsdaten (FEV 1 ) bewerten zu können. 

Eine Empfehlung ergibt sich auch für den diagnostischen Einsatz der Echokardiographie 

und des Biomarkers NT-proBNP, mit denen klinisch, therapeutisch und 

prognostisch bedeutsame kardiale Komorbiditäten und/oder pulmonalvaskuläre 

Drucksteigerungen bei COPD-Patienten frühzeitig und sensitiv erfasst werden können. 

157

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212

7. Anlagen 

Anlage 1 

Sollwertformeln für Lungenfunktionsmessungen. European Community for 

Steel and Coal – Official Statement of the European Respiratory Society (1993) 

[324] 

Sollwertformeln für spirometrische Messwerte (A = Alter, H = Körpergröße) 

[324]: 

- IVC (Männer) [L] = 6,103 x H – 0,028 x A – 4,654 

- IVC (Frauen) [L] = 4,664 x H – 0,026 x A – 3,28 

- FVC (Männer) [L] = 5,76 x H – 0,026 x A – 4,34 

- FVC (Frauen) [L] = 4,43 x H – 0,026 x A – 2,89 

- FEV 1 (Männer) [L] = 4,301 x H – 0,029 x A – 2,492 

- FEV 1 (Frauen) [L] = 3,95 x H – 0,025 x A – 2,60 

- PEF (Männer) [L/s] = 6,14 x H – 0,043 x A + 0,15 

- PEF (Frauen) [L/s] = 5,50 x H – 0,03 x A – 1,11 

- MEF 75 % (Männer) [L/s] = 5,46 x H – 0,029 x A – 0,473 

- MEF 75 % (Frauen) [L/s] = 3,22 x H – 0,025 x A + 1,6 




213


- FEV 1 /VC (Männer) [%] = – 0,18 x A + 87,21 

- FEV 1 /VC (Frauen) [%] = – 0,19 x A + 89,10 

Sollwertformeln für bodyplethysmographische Messwerte (A = Alter, 

H = Körpergröße, BI = Broca-Index) [324]: 

- R tot (Männer und Frauen) [kPa/L/s] = 0,22 (0,05 – 0,30) 

- ITGV (Männer) [L] = – 7,511 + 0,017 x A + 6,98 x H – 1,734 x BI 

- ITGV (Frauen) [L] = – 1,4 + 0,0034 x A + 3,456 x H – 1,404 x BI 

- ERV (Männer) [L] = 1,31 x H + 0,022 x A – 1,23 

- ERV (Frauen) [L] = 1,81 x H + 0,016 x A – 2,00 

- TLC (Männer) [L] = 7,99 x H – 7,08 

- TLC (Frauen) [L] = 6,6 x H – 5,79 

Sollwertformeln für den Transferfaktor für Kohlenmonoxid (TLCO sb ) 

(A = Alter, H = Körpergröße) [91]: 

TLCO sb (Männer) [mmol/min/kPa] = 11,1 x H – 0,066 x A – 6,03 

TLCO sb (Frauen) [mmol/min/kPa] = 8,18 x H – 0,049 x A – 2,74 

214

Anlage 2 

Absolute und relative Kontraindikationen für die Durchführung einer ergometrischen 

Untersuchung entsprechend den Leitlinien der Deutschen Gesellschaft 

für Kardiologie – Herz- und Kreislaufforschung (2000) [390] 

Absolute Kontraindikationen: 

- akuter Myokardinfarkt 

- instabile Angina pectoris 

- dekompensierte Herzinsuffizienz 

- symptomatische schwere Aortenstenose 

- akute Lungenarterienembolie 

- akute Myokarditis 

- akute Perikarditis 

- akute Aortendissektion 

Relative Kontraindikationen: 

- arterielle Hypertonie mit einem Ruhe-RR > 200 mmHg systolisch 

und/oder > 115 mmHg diastolisch 

- Tachyarrhythmie oder Bradyarrhythmie 

- höhergradige AV-Blockierungen 

- hypertrophe Kardiomyopathie und andere Formen der Ausflussbahnobstruktion 

- Hauptstammstenose 

- Herzklappenerkrankungen mäßigen Schweregrades 

- bekannte Elektrolytstörungen 

215

Anlage 3 

Spiroergometrie-Sollwerte 

Standard-Sollwerte des Systems PowerCube LF8.5H SR1 

Quelle: Standard-Sollwerte nach Jones 1988/1997 und Normwerte nach Wasserman, 

Jones [143] 

Standard-Sollwerte für Frauen (A = Alter in ganzen Jahren, G = Gewicht in 

Kilogramm, H = Größe in Millimeter) [143]: 

- MaxV̇ O 2 = 3,2H – 0,024 A + 0,019G – 3,66 

- Max V̇ CO 2 = 4,22 · H 1,79 · A -0,49 

- MaxV̇ E = 30,6 · (3,953H – 0,025A – 2,604) – 29 

- MaxHF = 200 – A 

- MaxAF = 86 · H -0,66 · A -0,18 

- MaxIstP = 0,164 · (1620H – 9,5A + 5,6G -1806) 

- MaxV̇ O 2 /kg = (3,2H – 0,024A + 0,019G -3,66)/G · 1000 

- MaxV̇ CO 2 /kg = (4,22 · H 1,79 · A -0,49 )/G · 1000 

- MaxV̇ E/kg = (30,6 · (3,953H – 0,025A – 2,604) – 29)/G · 1000 

- MaxO 2 Puls = 28,4H – 36,8 

- MaxVt = 1,18 · H 1,6 · A -0,12 

Standard-Sollwerte für Männer (A = Alter in ganzen Jahren, G = Gewicht in 

Kilogramm, H = Größe in Millimeter) [143]: 

- MaxV̇ O 2 = 3,2H – 0,024 A + 0,019G – 3,17 

- MaxV̇ CO 2 = 6,23 · H 1,79 · A -0,49 

- MaxV̇ E = 30,6 · (4,301H – 0,029A – 2,492) – 29 

- MaxHF = 200 – A 

- MaxAF = 86 · H -0,66 · A -0,18 

- MaxIstP = 0,164 · (1620H – 9,5A + 5,6G -1559) 

- MaxV̇ O 2 /kg = (3,2H – 0,024A + 0,019G -3,17)/G · 1000 

- MaxV̇ CO 2 /kg = (6,23 · H 1,79 · A -0,49 )/G · 1000 

- MaxV̇ E/kg = (30,6 · (4,301H – 0,029A – 2,493) – 29)/G · 1000 

- MaxO 2 Puls = 28,4H – 33,5 

- MaxVt = 1,71 · H 1,6 · A -0,12 

216

Anlage 4 

Charlson-Komorbiditätsindex 

Erfasste Begleiterkrankungen mit assoziiertem prognosegewichteten Punktwert 

nach Charlson et al. (1987) [81] 

- Herzinfarkt 1 

- Herzinsuffizienz 1 

- Periphere arterielle Verschlusskrankheit 1 

- Cerebrovaskuläre Erkrankungen 1 

- Demenz 1 

- Chronische Lungenerkrankung 1 

- Kollagenose 1 

- Ulkuskrankheit 1 

- Leichte Lebererkrankung 1 

- Diabetes mellitus ohne Endorganschäden 1 

- Hemiplegie 2 

- Mäßig schwere und schwere Nierenerkrankung 2 

- Diabetes mellitus mit Endorganschäden 2 

- Maligner Tumor ohne Metastasennachweis 2 

- Leukämie 2 

- Lymphom 2 

- Mäßig schwere und schwere Lebererkrankung 3 

- Metastasierter solider Tumor 6 

- AIDS 6 

217

8. Abbildungsverzeichnis 

Abbildung 1: Bestimmung der ventilatorischen anaeroben Schwelle 

mittels „V-Slope-Methode“. (ID 15650)............................................ 53 

Abbildung 2: Bestimmung der ventilatorischen anaeroben Schwelle mittels 

„Atemäquivalent-Methode“ (gleicher Patient wie Abbildung 1)....... 53 

Abbildung 3: Bestimmung der anaeroben ventilatorischen Schwelle mittels 

„end-tidal-Methode“ (gleicher Patient wie Abb. 1 und 2) ................. 54 

Abbildung 4: Intrabreath-Strömungskurven. Nachweis einer exspiratorischen 

und inspiratorischen Flusslimitierung sowie einer erschöpften 

inspiratorischen Volumenreserve bei 132 W Belastung. 

(ID 26767).......................................................................................... 56 

Abbildung 5: Intrabreath-Srömungskurven. Nachweis einer exspiratorischen 

Flusslimitation bei 71 W Belastung. Nachweis einer dynamischen 

Lungenüberblähung mit Zunahme des endexspiratorischen 

Volumens unter Belastung. (ID 12392) ............................................. 57 

Abbildung 6: Statistische Verteilung aller ermittelten FEV 1 -Werte mit Zuordnung 

zu den definierten COPD-Schweregraden nach den 

GOLD-Kriterien................................................................................. 68 

Abbildung 7: Statistische Verteilung der ermittelten Residualvolumina in Bezug 

zum COPD-Schweregrad ................................................................... 69 

Abbildung 8: Statistische Verteilung der ermittelten RV/TLC-Quotienten 

in Bezug zum COPD-Schweregrad.................................................... 70 

218

Abbildung 9: Statistische Verteilung der erzielten 6-Minuten-Gehdistanzen in 

Bezug zum Schweregrad der COPD .................................................. 83 

Abbildung 10: Korrelation zwischen erreichter 6MWD und spiroergometrisch 

ermittelter peak V̇ O 2 in Prozent der Norm......................................... 84 

Abbildung 11: Statistische Verteilung der erzielten maximalen Leistung 


Abbildung 12: Statistische Verteilung der ermittelten Belastungszeiten bei 

identischer kontinuierlicher Laststeigerung (16 W/min) 


Abbildung 13: Statistische Verteilung der maximal erreichten Sauerstoffaufnahme-Werte 

(in Prozent des Sollwertes) in Bezug 

zum Schweregrad der COPD ............................................................. 90 

Abbildung 14: Statistische Verteilung der ermittelten Sauerstoffaufnahme 

an der ventilatorischen anaeroben Schwelle (in Prozent der 

berechneten maximalen Sauerstoffaufnahme) in Bezug zum 

Schweregrad der COPD ..................................................................... 93 

Abbildung 15: Korrelation von Sauerstoffaufnahme an ventilatorischer 

anaerober Schwelle und 6-Minuten-Gehdistanz ................................ 94 

Abbildung 16: Korrelation zwischen Sauerstoffaufnahme an ventilatorischer 

anaerober Schwelle und BODE-Index ............................................... 95 

Abbildung 17: Bland-Altmann-Plot zur Darstellung der intraindividuellen 

Messwertdifferenzen bei der Wiederholungsbestimmung der 

ventilatorischen anaeroben Schwelle ................................................. 96 

Abbildung 18: Korrelation zwischen maximalem (exspiratorisch ermittelten) 

Atemzugvolumen (Vt ex ) in Prozent der Vitalkapazität (VC) und 

dem COPD-Schweregrad ................................................................. 102 

219

Abbildung 19: Korrelation zwischen Atemeffizienzsteigerung bis zur 

ventilatorischen anaeroben Schwelle und Schweregrad 

der COPD ......................................................................................... 104 

Abbildung 20: Differenz zwischen endexspiratorischen CO 2 -Partialdrücken in Ruhe 

und an der ventilatorischen anaeroben Schwelle in Korrelation 

zum Schweregrad der COPD ........................................................... 106 

Abbildung 21: Differenz zwischen endexspiratorischen CO 2 -Partialdrücken in Ruhe 

und bei maximaler Belastung in Korrelation zum Schweregrad 

der COPD................................................................................. 107 

Abbildung 22: Korrelation zwischen aADCO 2 (Synonym P(a-ET)CO 2 ) unter 

Belastung und Schweregrad der COPD ........................................... 108 

Abbildung 23: Korrelation zwischen AaDO 2 unter Belastung und Schweregrad 

der COPD ......................................................................................... 108 

Abbildung 24: Korrelation zwischen maximalem Sauerstoffpuls und 

Schweregrad der COPD ................................................................... 111 

Abbildung 25: Sauerstoffpulskurve mit konstantem Anstieg bis zum Belastungsabbruch 

ohne Erreichen des Sollwertes (ID 28153)................ 112 

Abbildung 26: Anstieg der Sauerstoffpulskurve bis zur AT, dann Plateaubildung 

(ID 17311)........................................................................... 112 

Abbildung 27: Fehlender Anstieg der Sauerstoffpulskurve unter Belastung 

(ID 4638).......................................................................................... 113 

220

9. Tabellenverzeichnis 

Tabelle 1: Echoparameter der diastolischen Dysfunktion nach Moller 

et al. [265]................................................................................................ 42 

Tabelle 2: Abschätzung des RAP über Weite und Atemvariabilität der V. cava 

inferior nach Rudski et al. 2010 [338]..................................................... 43 

Tabelle 3: Schweregradeinteilung einer PAPs-Erhöhung (mod. nach Rosenkranz) 

[336, 442] ................................................................................................ 43 

Tabelle 4: Referenzwerte für Größen- und Wandmaße des rechten Ventrikels 

entsprechend den Empfehlungen der Amerikanischen und 

Europäischen Gesellschaft für Echokardiographie [222]........................ 44 


................................................................................................. 61 

Tabelle 6: Anamnestische Angaben zum Rauchverhalten der Untersuchten........... 62 

Tabelle 7: Rauchverhalten in Beziehung zum COPD-Schweregrad........................ 62 

Tabelle 8: Charlson-Komorbiditätsindex in Beziehung zum COPD- 

Schweregrad ............................................................................................ 63 

Tabelle 9: Komorbiditätsgrad nach Charlson et al. [81] .......................................... 63 

Tabelle 10: Modified Medical Research Council Dyspnoeskala [238] ..................... 64 

Tabelle 11: Schweregrad der Dyspnoe in Beziehung zum COPD- 

Schweregrad ............................................................................................ 64 

Tabelle 12: Therapiemaßnahmen in Beziehung zum COPD-Schweregrad............... 65 

221


– Gesamtübersicht ................................................... 66 


in Beziehung zum COPD-Schweregrad – 

Gesamtübersicht ..................................................................................... 67 

Tabelle 15: Schweregradeinteilung der relativen (RV/TLC erhöht) und absoluten 

(TLC erhöht) Lungenüberblähung .......................................................... 69 

Tabelle 16: Lungenfunktionsparameter des Untersuchungskollektivs (n = 64) ........ 70 

Tabelle 17: Lungenfunktionsparameter in Abhängigkeit vom COPD- 

Schweregrad ............................................................................................ 71 

Tabelle 18: CO-Transferfaktormessung. Schweregradeinteilung der Gasaustauschstörung 

[371] ................................................................................. 72 

Tabelle 19: Ermittelte Gasaustauschparameter und Verteilung nach Schweregrad 

der Gasaustauschstörung................................................................. 73 

Tabelle 20: Ermittelte Gasaustauschparameter in Beziehung zum Schweregrad 

der COPD ................................................................................................ 73 

Tabelle 21: Ermittelte Laborwerte und verwendete Referenzbereiche ...................... 74 

Tabelle 22: Hämoglobinwerte des untersuchten Kollektivs....................................... 75 

Tabelle 23: Ermittelte Laborparameter. Mittelwerte und Anteil der Untersuchten 

mit normalen und pathologischen Werten ................................. 78 

Tabelle 24: Ermittelte Laborparameter in Beziehung zum Schweregrad der 

COPD ...................................................................................................... 78 

222

Tabelle 25: Ermittelte echokardiographische Parameter. Mittelwerte und Anteil 

der Untersuchten mit normalen und pathologischen Befunden .............. 81 

Tabelle 26: Ermittelte echokardiographische Parameter in Beziehung zum 

Schweregrad der COPD .......................................................................... 81 

Tabelle 27: Parameter des BODE-Index und Punktwertverteilung [74].................... 85 

Tabelle 28: Ermittelte Punktwerte des BODE-Index in Bezug zum Schweregrad 

der COPD ........................................................................................ 86 

Tabelle 29: Prognosegruppen auf der Grundlage des BODE-Index nach Celli 

et al. (2004) in Bezug zum Schweregrad der COPD [74]....................... 86 

Tabelle 30: Graduierung der kardiopulmonalen Leistungsfähigkeit auf der 

Grundlage von peak V̇ O 2 („Ludwigshafen-Schema“) [229]................... 89 

Tabelle 31: Maximal erreichte Sauerstoffaufnahme in Prozent des Sollwertes 

in Bezug zum Schweregrad der COPD ................................................... 89 

Tabelle 32: Graduierung der Leistungsfähigkeit auf der Grundlage der Sauerstoffaufnahme 

an der ventilatorischen anaeroben Schwelle [217]................. 92 

Tabelle 33: Ermittelte Sauerstoffaufnahme im Bereich der ventilatorischen 

anaeroben Schwelle (in Prozent der berechneten maximalen Sauerstoffaufnahme) 

in Bezug zum Schweregrad der COPD.......................... 94 

Tabelle 34: Individuell maximal mögliche Ventilation (MVV) in Bezug zum 

COPD-Schweregrad. Angabe als MVV 35 und MVV 41 auf der Basis der 

FEV 1 -Werte (siehe Text)......................................................................... 97 

Tabelle 35: Gemessene mittlere maximale Minutenventilation (V̇ E max ) sowie 

deren prozentuales Verhältnis zum MVV 35 und MVV 41 in Bezug 

zum COPD-Schweregrad ........................................................................ 98 

223

Tabelle 36: Atemäquivalente für CO 2 (V̇ E/V̇ CO 2 ) in Ruhe, an ventilatorischer 

anaerober Schwelle und deren Differenz in Bezug zum Schweregrad 

der COPD. Anzahl der Patienten mit sicher pathologischer 

V̇ E/V̇ CO 2 in Ruhe (> 50) und an AT (> 35) ......................................... 104 

Tabelle 37: Mittlere endexspiratorische CO 2 -Partialdrücke (P ET CO 2 ) in Ruhe, an 

ventilatorischer anaerober Schwelle und bei maximaler Belastung 

in Bezug zum Schweregrad der COPD ................................................. 106 

Tabelle 38: Mittlere arterio-alveoläre CO 2 -Partialdruckdifferenz (aADCO 2 ) unter 

Belastung und Anzahl der Patienten mit sicher pathologischem Wert 

> 6 mmHg in Bezug zum Schweregrad der COPD............................... 107 

Tabelle 39: Mittlere AaDO 2 unter Belastung und Anzahl der Patienten mit 

sicher pathologischem Wert > 35 mmHg in Bezug zum 

Schweregrad der COPD ........................................................................ 109 

Tabelle 40: Ermittelter maximaler Sauerstoffpuls in Bezug zum Schweregrad 

der COPD sowie zu Anhalts- und Sollwerten (siehe Text)................... 111 

224

10. Anlagenverzeichnis 

Anlage 1: Sollwertformeln für Lungenfunktionsmessungen. European 

Community for Steel and Coal – Official Statement of the 

European Respiratory Society (1993) [324]........................................... 213 

Anlage 2: Absolute und relative Kontraindikationen für die Durchführung 

einer ergometrischen Untersuchung entsprechend den Leitlinien 

der Deutschen Gesellschaft für Kardiologie – Herz- und 

Kreislaufforschung (2000) [390]............................................................ 215 

Anlage 3: Spiroergometrie-Sollwerte 

Standard-Sollwerte des Systems PowerCube LF8.5H SR1 

Quelle: Standard-Sollwerte nach Jones 1988/1997 und Normwerte 

nach Wasserman, Jones [143] ................................................................ 216 

Anlage 4: Charlson-Komorbiditätsindex 

Erfasste Begleiterkrankungen mit assoziiertem prognosegewichteten 

Punktwert nach Charlson et al. (1987) [81] ........................................... 217 

225

Anhang 

- Danksagung 

- Lebenslauf 

- Eidesstattliche Erklärung 

226

Danksagung 

Mit der vorliegenden Dissertationsschrift erfüllt sich für mich ein lange erstrebtes 

berufliches und persönliches Ziel. Das ich dieses nach knapp 20jähriger ärztlicher 

Tätigkeit noch realisieren konnte, erfüllt mich mit Stolz, aber auch mit großer 

Dankbarkeit all jenen gegenüber, die mich bei diesem Vorhaben in unterschiedlichster 

Weise unterstützt haben. 

Einen ganz besonderen Beitrag leisteten dabei mein Mentor, Herr Prof. Dr. med. Ralf 

Ewert und Herr Dr. med. Jörg Winkler, die in zahlreichen spannenden und 

lebendigen Vorträgen, Seminaren und Workshops mein Interesse und meine 

Begeisterung für die Spiroergometrie geweckt haben. 

Herrn Prof. Dr. med. Ralf Ewert möchte ich an dieser Stelle ganz herzlich für die 

Vergabe des Dissertationsthemas, sein in mich gesetztes Vertrauen und seine 

fachlich wie menschlich jederzeit inspirierende Begleitung und Unterstützung 

danken. 

Ein herzliches Dankeschön gilt den Mitarbeitern und Mitarbeiterinnen meiner Praxis, 

allen voran den Kolleginnen des Lungenfunktionslabors, die durch ihre engagierte 

und qualifizierte Durchführung der Lungenfunktions- und spiroergometrischen 

Untersuchungen einen ganz wesentlichen Grundstein für die Güte der vorliegenden 

Untersuchungen legten. 

Besonderer Dank gebührt Frau Anne Obst von der Klinik für Innere Medizin B der 

Universitätsmedizin Greifswald für die freundliche und vorbehaltlose Unterstützung 

bei der fachgerechten statistischen Auswertung der Untersuchungsergebnisse. 

Zu großer Anerkennung und Dank fühle ich mich zudem gegenüber meiner 

Sekretärin, Frau Irmgard Eichhorn, verpflichtet, die mit außergewöhnlichem 

persönlichen Einsatz für das Korrekturlesen der Arbeit und die Vorbereitung der 

Druckversion verantwortlich zeichnete. 

Nicht zuletzt gilt mein tief empfundener Dank meiner Ehefrau und meinem Sohn, die 

mich während der Bearbeitung des Dissertationsthemas neben meiner zeitaufwendigen 

Praxistätigkeit sehr oft entbehren mussten, mich dennoch immer 

uneingeschränkt unterstützten und mir stets eine Quelle der Motivation waren.

Lebenslauf 

Persönliche Daten 

Name: 

Andreas Mühle 

Geburtsdatum: 18.04.1966 

Geburtsort: 

Staatsangehörigkeit: 

Familienstand: 

Schmölln/Thüringen 

deutsch 

verheiratet, ein Sohn 

Schule, Grundwehrdienst, Studium 

1972 – 1980 Grund- und Oberschule Schmölln 

1980 – 1984 Erweiterte Oberschule Schmölln 

Abitur: „Mit Auszeichnung“ 

1984 – 1986 Grundwehrdienst 

1986 – 1991 Studium der Humanmedizin an der Universität Leipzig 

Abschluss: „Sehr gut“ 

Beruflicher Werdegang 

1991 Praktisches Jahr an der Universitätsklinik Leipzig 

in den Abteilungen Pädiatrie, Pathologie, 

Neurochirurgie 

1992 – 1994 Arzt im Praktikum am Krankenhaus Naumburg 

in den Abteilungen Chirurgie und Innere Medizin 

1994 Approbation als Arzt 

1994 – 1999 Facharztausbildung am Krankenhaus Naumburg 

1999 Facharzt für Innere Medizin 

seit 1999 

Niedergelassener fachärztlicher Internist in 

Gemeinschaft mit Dr. med. V. Schlegel 

jetzt: Internistisches Facharztzentrum Teuchern

2 

2004 - 2008 Weiterbildung im Schwerpunkt Pneumologie 

im Klinikum Martha-Maria Halle-Dölau 

2008 Schwerpunkt Pneumologie im Gebiet Innere Medizin 

ab 2008 

Tätigkeit als niedergelassener fachärztlich tätiger 

Internist und Pneumologe 

im Internistischen Facharztzentrum Teuchern 

Mertendorf, 18.04.2013 

Andreas Mühle

Eidesstattliche Erklärung 

Hiermit erkläre ich, dass ich die vorliegende Dissertation selbstständig verfasst und 

keine anderen als die angegebenen Hilfsmittel benutzt habe. 

Die Dissertation ist bisher keiner anderen Fakultät, keiner anderen 

wissenschaftlichen Einrichtung vorgelegt worden. 

Ich erkläre, dass ich bisher kein Promotionsverfahren erfolglos beendet habe und 

dass eine Aberkennung eines bereits erworbenen Doktorgrades nicht vorliegt. 

Mertendorf, 18.04.2013 

Andreas Mühle

Dissertation_Endfassung_komplett_02.12.13.pdf - Ernst-Moritz ...

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