Lungenfunktion

Erfassung der Lungenfunktion

Ganzkörper-Plethysmographie

Seit Mitte des 20. Jahrhunderts nutzen Pulmologen den linearen Zusammenhang zwischen Druck und Volumen von Gasen, das Gesetz von Boyle-Mariotte, um die Lungenfunktion zu bestimmen.

In speziellen Apparaten, so genannten Ganzkörper-Plethysmographen, lassen sich wichtige Parameter der Lungenfunktion erfassen. Im Prinzip wird hierbei der Verlauf des Drucks innerhalb des Plethysmographen über die Zeit gemessen. Dieser verändert sich abhängig von der Atmung des Untersuchungsobjekts im Plethysmographen, da z.B. beim Einatmen mehr Raum benötigt wird, also die im Raum befindliche Luft unter Druck gesetzt wird. Die ermittelten Druckverläufe lassen sich dann über das Gesetz von Boyle-Marriotte auf die Atemvolumina übertragen.

Für die präklinische Forschung an Kleintieren bietet die Pathophysiologie Facility ein speziell entwickeltes Zwei-Kammer-System an. In zwei voneinander isolierten Kammern, einer Kopfkammer und einer Körperkammer, können getrennt die Druckverläufe aufgezeichnet werden. So können die thorakalen und die nasalen Atemströme gemessen und relevante Lungenfunktionswerte wie Atemrate, Inspirations-/Expirationszeit, Atemfluss, -volumen und -widerstand ermittelt werden.

Gerade die Bestimmung des spezifischen Atemwegswiderstands wird zum Beispiel nur durch die getrennte Messung der thorakalen und der nasalen Atemströme ermöglicht. Der Atemwegswiderstand ist u.a. von großer Bedeutung bei der Lungendiagnostik prominenter Erkrankungen wie COPD oder Asthma.

Die Verwendung der Kopfkammer ermöglicht zudem den gezielten Einsatz aerosolischer Substanzen, die über ein Vernebelungssystem optimal und systemisch verabreicht werden können. Durch die Verabreichung vernebelter Metacholine lassen sich so z.B. Stressmodelle oder bronchodilative Effekte induzieren und untersuchen.

Die Ganzkörper-Plethysmographie ist eine nicht-invasive Methode, die ohne Narkose angewendet wird und zur Bestimmung der Lungenfunktion in Mäusen und Ratten unterschiedlicher Größe genutzt werden kann.

Parameter in der Lungendiagnostik

Datenanalyse

 

Als einen unserer besonderen Facility Services bieten wir die umfassende Datenanalyse der aufgenommenen Lungenfunktionsdaten an. Die technischen Rohdaten werden hinsichtlich Signalqualität und Robustheit gesichtet, einer ersten statistischen Analyse unterzogen und in repräsentative Werte in einer übersichtlichen Ausgabe zusammengefasst.

Datenbeispiel der Lungenfunktionsdiagnostik

Gemittelte Daten aus zwei Gruppen mit initialer statistischer Analyse

Gruppenvergleich der Lungenfunktionswerte

Grafischer Vergleich der Gruppendaten