Lungenfunktion im Zeitverlauf: Überwachung und Interpretation in der Arbeitsmedizin

Autor: Charlene Mhangami, V-Core Senior Product Specialist

Die Spirometrie ist ein etabliertes und häufig eingesetztes Verfahren zur Messung der Lungenfunktion. Sie erfasst das Volumen und den Luftfluss, die eine Person bei einem Atemzug ein- bzw. ausatmen kann. Die dabei gemessenen Werte ermöglichen die Beurteilung der Lungenfunktion und des respiratorischen Gesundheitszustands von Beschäftigten.

Zu den wichtigsten Messgrößen gehören die Vitalkapazität (VC), das forcierte exspiratorische Volumen in einer Sekunde (FEV₁), die forcierte Vitalkapazität (FVC) sowie das FEV₁/FVC-Verhältnis. Diese Parameter sind essenziell, um die Lungenfunktion zu überwachen und frühzeitig relevante Veränderungen zu erkennen. Dies ist insbesondere in der Arbeitswelt von Bedeutung, wenn Beschäftigte Stoffen oder Chemikalien ausgesetzt sind, die die Atemwegsgesundheit beeinträchtigen können.

Überwachung der Lungenfunktion in der Arbeitsmedizin

Die regelmäßige Überwachung der Lungenfunktion mittels Spirometrie ist entscheidend, um Veränderungen frühzeitig zu erkennen. Solche Veränderungen können auf den Beginn einer Erkrankung oder die Verschlechterung einer bereits diagnostizierten Erkrankung, beispielsweise eines berufsbedingten Asthmas, hinweisen.

Eine Spirometrie wird üblicherweise vor der Einstellung oder innerhalb der ersten sechs Wochen nach Arbeitsbeginn durchgeführt, um einen Ausgangswert (Baseline) zu bestimmen. Dieser Referenzwert dient später als Vergleichsgrundlage für die Beurteilung von Veränderungen im Zeitverlauf. Wiederholte Spirometrie-Messungen erfolgen anschließend in Intervallen, die dem individuellen Risiko entsprechend der jeweiligen beruflichen Exposition angepasst sind. Durch den Vergleich dieser Verlaufswerte mit dem Ausgangswert können Arbeitsmedizinerinnen und Arbeitsmediziner beurteilen, ob die Lungenfunktion stabil bleibt oder Hinweise auf eine Verschlechterung zeigt.

Natürliche Veränderungen der Lungenfunktion im Zeitverlauf verstehen

Wie andere Organe des menschlichen Körpers verändert sich auch die Lunge im Laufe des Lebens. Die Lungenfunktion steigt von der Geburt bis ins frühe Erwachsenenalter an und erreicht ihren Höhepunkt etwa im Alter von 25 Jahren. Danach beginnt ein natürlicher, allmählicher Rückgang.

Laut Ponce et al. (2023) beträgt dieser altersbedingte Rückgang bei gesunden Nichtraucherinnen und Nichtrauchern durchschnittlich etwa 30 ml pro Jahr sowohl für FEV₁ als auch für FVC.

Für Fachkräfte im Arbeits- und Gesundheitsschutz ist es entscheidend, zwischen dem normalen altersbedingten Rückgang und einem durch berufliche Exposition verursachten Funktionsverlust zu unterscheiden. Das Wissen über diesen natürlichen Alterungsprozess unterstützt die korrekte Interpretation serieller Messungen.

Interpretation von Lungenfunktionswerten

In der Arbeitsmedizin wurden Spirometrieergebnisse traditionell anhand prozentualer Sollwerte beurteilt. Grenzwerte wie ein FEV₁/FVC-Verhältnis unter 70 % oder FEV₁- beziehungsweise FVC-Werte unter 80 % des Sollwertes führten in der Vergangenheit häufig zu weiteren Untersuchungen oder Überweisungen. Diese Methode wird jedoch zunehmend als statistisch problematisch angesehen. Der Ansatz mit Prozentwerten der Sollwerte setzt voraus, dass die Streuung der Messwerte über alle Altersgruppen und Körpergrößen hinweg gleich bleibt, was nach aktuellem wissenschaftlichen Kenntnisstand nicht der Fall ist.

Lungenfunktionswerte unterscheiden sich deutlich in Abhängigkeit von Körpergröße, Alter, Geschlecht und ethnischer Herkunft. Größere oder jüngere Personen weisen in der Regel höhere absolute Lungenvolumina auf als kleinere oder ältere Personen. Diese unterschiedliche Variabilität schränkt die Aussagekraft prozentualer Sollwerte insbesondere bei der Beurteilung verschiedener Bevölkerungsgruppen ein.

Aus diesem Grund wird heute die Verwendung von Z-Scores empfohlen. Ein Z-Score beschreibt, um wie viele Standardabweichungen ein Messergebnis vom Mittelwert einer gesunden Referenzpopulation abweicht. Als untere Grenze des Normbereichs wird in der Regel ein Z-Score von -1,645, entsprechend dem 5. Perzentil, verwendet. Im Gegensatz zu Prozentwerten der Sollwerte berücksichtigen Z-Scores demografische Unterschiede und bieten dadurch eine stärker standardisierte und statistisch belastbare Methode zur Beurteilung der Lungenfunktion.

Beurteilung klinisch relevanter Veränderungen der Lungenfunktion

Bei der Bewertung, ob Veränderungen der Lungenfunktion klinisch bedeutsam sind, sollten mehrere Faktoren berücksichtigt werden. Zunächst ist zu prüfen, ob frühere Spirometrieergebnisse vorliegen. Anschließend sollte beurteilt werden, wie die aktuellen Messwerte innerhalb der Normalverteilung einzuordnen sind, wie stark frühere Messergebnisse geschwankt haben und wie hoch die allgemeine Veränderungsrate im Zeitverlauf ist.

Die Betrachtung der Variabilität ist besonders wichtig, da bei Personen mit sehr stabilen Messwerten bereits kleinere Veränderungen klinisch relevant sein können. Bei Personen mit einer bereits zu Beginn stärker schwankenden Lungenfunktion sind hingegen deutlich größere Veränderungen erforderlich, um einen tatsächlichen Funktionsverlust nachweisen zu können.

Ebenso müssen klinische Faktoren wie das Auftreten neuer Symptome, Änderungen der Medikation, die Qualität der Untersuchung sowie die grundsätzlichen Grenzen der Spirometrie berücksichtigt werden. Das Vorliegen respiratorischer Beschwerden oder anderer klinischer Auffälligkeiten kann ein Handeln erforderlich machen, auch wenn die gemessenen Veränderungen statistische Grenzwerte noch nicht überschreiten.

Quantifizierung von Veränderungen im Zeitverlauf

Der Rückgang der Lungenfunktion kann mit verschiedenen Methoden bewertet werden. Ein häufig verwendeter Ansatz ist die sogenannte Steigungsmethode, bei der mehrere Messwerte über einen längeren Zeitraum dargestellt werden, um eine Trendlinie zu berechnen. Diese Methode erfordert mehrere Messzeitpunkte und kann durch Schwankungen in der Testdurchführung beeinflusst werden.

Auch der Vergleich einzelner Untersuchungstermine kann wertvolle Informationen liefern. Dabei lassen sich absolute Veränderungen in Millilitern oder prozentuale Veränderungen zwischen zwei Messungen erfassen. Um beurteilen zu können, ob solche Veränderungen tatsächlich bedeutsam sind, sollte der Variationskoeffizient (Coefficient of Variation, CoV) berechnet werden. Dieser beschreibt das Ausmaß der Streuung im Verhältnis zum durchschnittlichen Ausgangswert. Bei gesunden Personen liegt der kurzfristige Variationskoeffizient typischerweise bei etwa 5 %. Über längere Zeiträume von einem Jahr oder mehr kann eine Veränderung von 330 ml beziehungsweise 11 bis 15 % bei FEV₁ oder FVC erwartet werden.

Eine Studie von Thomas (2018) zeigte über Beobachtungszeiträume von mehr als drei Jahren einen jährlichen Rückgang des FEV₁ von 43,5 ml bei Männern und 30,5 ml bei Frauen. Dies verdeutlicht die Bedeutung geschlechtsspezifischer Referenzwerte bei der langfristigen Überwachung der Lungenfunktion.

Die gemeinsame Stellungnahme der American Thoracic Society (ATS) und der European Respiratory Society (ERS) aus dem Jahr 2020 nach Bonini et al. beschreibt FEV₁-Veränderungen von mehr als 20 % innerhalb kurzfristiger Beobachtungszeiträume von wenigen Wochen als klinisch bedeutsam. Bei langfristigen Messungen über Zeiträume von mindestens einem Jahr gelten Veränderungen des FEV₁ von 15 % oder mehr als klinisch relevant.

Im Vereinigten Königreich veröffentlichte die Association for Respiratory Technology and Physiology (ARTP) im Jahr 2020 entsprechende Empfehlungen. Danach sollte ein Rückgang des FEV₁ von 20 % oder mehr in kurzfristigen Beobachtungszeiträumen sowie von 15 % oder mehr über einen Zeitraum von mehr als einem Jahr als klinisch bedeutsam angesehen werden. Dennoch sollten Fachkräfte auch dann zeitnah handeln, wenn die Lungenfunktion gemeinsam mit relevanten Symptomen oder anderen klinischen Veränderungen abnimmt, selbst wenn diese Schwellenwerte noch nicht erreicht wurden.

Die Bedeutung der Lungenfunktionsüberwachung bei berufsbedingtem Asthma

Die Spirometrie spielt eine zentrale Rolle bei der Früherkennung und Überwachung von berufsbedingtem Asthma. Bei betroffenen Personen kann das FEV₁ während fortbestehender Exposition gegenüber dem auslösenden Stoff um etwa 100 ml pro Jahr abnehmen. Nach Beendigung der Exposition verlangsamt sich dieser Rückgang in der Regel und nähert sich wieder dem Muster des normalen altersbedingten Funktionsverlustes an.

Häufige und präzise Messungen verbessern die Genauigkeit, mit der Veränderungen der Lungenfunktion erfasst werden können. Bei langsam fortschreitenden Erkrankungen wie der chronisch obstruktiven Lungenerkrankung (COPD) oder Pneumokoniosen können Untersuchungen alle zwei bis drei Jahre ausreichend sein. Bei Erkrankungen mit potenziell schnellerem Verlauf, beispielsweise berufsbedingtem Asthma, sind häufigere Untersuchungen im Abstand von sechs bis zwölf Monaten sinnvoll.

Regelmäßige spirometrische Untersuchungen sind ein wesentlicher Bestandteil der Beurteilung und des Schutzes der Atemwegsgesundheit am Arbeitsplatz. Die Erkennung klinisch relevanter Veränderungen erfordert sowohl eine korrekte Interpretation der Spirometrieergebnisse als auch die Berücksichtigung des klinischen Gesamtbildes. Durch eine kontinuierliche Überwachung und sachgerechte Bewertung können arbeitsmedizinische Fachkräfte frühzeitig eingreifen, die gesundheitlichen Ergebnisse verbessern und die Belastung durch arbeitsbedingte Atemwegserkrankungen reduzieren.

Referenzen

• Bonini M, Di Paolo M, Bagnasco D, Baiardini I, Braido F, Caminati M, Carpagnano E, Contoli M, Corsico A, Del Giacco S, Heffler E, Lombardi C, Menichini I, Milanese M, Scichilone N, Senna G, Canonica GW. Minimal clinically important difference for asthma endpoints: an expert consensus report. Eur Respir Rev. 2020 Jun 3;29(156):190137.

• Wise, R.A., 1995. Changing methods of assessing lung function and their relation to changes in symptoms. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine, 152(6), pp. S77–S83.

• Thomas, P., 2018. Normal decline in lung function: long-term cohort data for spirometric reference. European Respiratory Journal, 52(4), p.1800646.

• Association for Respiratory Technology and Physiology (ARTP), 2020. Interpretation of Spirometry in the Occupational Health Setting: ARTP Statement. [Accessed 1st May 2025].

• Pellegrino, R., Viegi, G., Brusasco, V., Crapo, R.O., Burgos, F., Casaburi, R., Coates, A., van der Grinten, C.P., Gustafsson, P., Hankinson, J., Jensen, R., Johnson, D.C.,

Dieser Artikel erschien erstmalig auf Englisch in OH Today, Volume 32 Issue 2.