Sollwert des Peak Expiratory Flow (PEF)

Klinischer Hintergrund

Der exspiratorische Spitzenfluss (Peak Expiratory Flow, PEF) wird mit einem einfachen Peak-Flow-Meter gemessen und liefert eine schnelle, patientennahe Abschätzung der zentralen Atemwegsobstruktion. Der klinische Wert einer einzelnen Messung ist begrenzt, wenn sie nicht einem Referenzwert gegenübergestellt wird. Ein erwarteter PEF, berechnet aus Alter, Körpergröße und Geschlecht, dient als dieser Referenzwert und ermöglicht die Interpretation als Prozent des Sollwerts. Das ist zentral beim Asthma, wo Schwellenwerte für den prozentualen Anteil des erwarteten PEF das Vorgehen gemäß schriftlichem Asthma-Aktionsplan steuern, sowie bei der diagnostischen Abklärung einer variablen Atemwegsobstruktion, bei der Serienmessungen mit dem erwarteten Normalwert des Patienten verglichen werden [4].

Berechnung des erwarteten PEF

Die Gleichungen stammen von Nunn & Gregg, die ihre Regressionsformeln 1989 veröffentlichten, nachdem sie Daten aus zwei Studien an lebenslangen Nichtrauchern kombiniert hatten, die strenge Normalitätskriterien erfüllten [1]. In der ursprünglichen Kohorte waren zu wenige Männer über 55 Jahre und Frauen über 65 Jahre enthalten, um zuverlässige Vorhersagen in höherem Alter zu gewährleisten. Eine ergänzende Studie fügte weitere 23 Männer und 29 Frauen im Alter von 55 Jahren und älter hinzu, woraufhin die Daten zusammengeführt und mit einem neuen Modell Regressionsformeln für den PEF in Abhängigkeit von Alter und Körpergröße für beide Geschlechter berechnet wurden [1]. Die Gleichungen decken das Alter von 15 bis 85 Jahren ab.

Die Formeln, auf der EN13826-Skala (europäische Skala), mit Körpergröße in cm und Alter in Jahren:

Männer: $$\text{PEF} = \exp!\left(0{,}544 \times \ln(\text{Alter}) - 0{,}0151 \times \text{Alter} - \frac{74{,}7}{\text{Größe}} + 5{,}48\right)$$

Frauen: $$\text{PEF} = \exp!\left(0{,}376 \times \ln(\text{Alter}) - 0{,}0121 \times \text{Alter} - \frac{58{,}8}{\text{Größe}} + 5{,}63\right)$$

Die Variablen sind:

• Alter: Alter des Patienten in vollendeten Jahren (15 bis 85)
• Größe: Körpergröße des Patienten in Zentimetern
• Geschlecht: bestimmt, welche Gleichung verwendet wird

Das Ergebnis wird in L/min angegeben. Nunn & Gregg validierten ihre neuen Gleichungen anhand der ursprünglichen Kohorte und stellten fest, dass die vorhergesagten Werte für jüngere Männer und Frauen nahezu identisch mit zuvor veröffentlichten Werten waren, was auf eine gute interne Konsistenz hinweist, als die Kohorte um ältere Personen erweitert wurde [1].

Interpretation in der Praxis

Der erwartete PEF-Wert ist an sich kein diagnostischer Test, sondern ein Referenzpunkt. Der klinische Nutzen liegt in der Berechnung des prozentualen Anteils des erwarteten PEF:

$$\text{$$

Beim Asthma wird der prozentuale Anteil des erwarteten PEF verwendet, um den Schweregrad einer Exazerbation einzustufen und Maßnahmen gemäß dem schriftlichen Asthma-Aktionsplan des Patienten zu steuern. GINA empfiehlt die PEF-Messung als Instrument zur Bestätigung der Asthmadiagnose, indem die Variabilität des Atemflusses im Zeitverlauf nachgewiesen wird [4]. Typische Kategorien eines Aktionsplans beruhen auf dem prozentualen Anteil des Sollwerts (oder, sofern verfügbar, auf dem Prozentsatz des persönlichen Bestwerts des Patienten):

Wichtig ist, dass der persönliche Bestwert des Patienten häufig klinisch relevanter ist als der populationsbasierte Sollwert. Ein Patient mit langjährigem Asthma kann einen persönlichen Bestwert haben, der deutlich unter dem Sollwert liegt, und dann sollte der Aktionsplan am persönlichen Bestwert statt am Gleichungswert ausgerichtet werden [5]. Der erwartete Wert ist am wertvollsten, wenn der Patient keinen dokumentierten persönlichen Bestwert hat, zum Beispiel bei neu aufgetretenem Asthma oder beim ersten Besuch.

Validierung und Leistungsfähigkeit

Die Gleichungen von Nunn & Gregg sind seit ihrer Veröffentlichung 1989 die dominierende Referenz für den PEF bei Erwachsenen in der europäischen Praxis und wurden in standardisierten Peak-Flow-Metern auf der EN13826-Skala umgesetzt. Eine methodische Einschränkung in der Literatur besteht darin, dass im Lauf der Zeit mehrere verschiedene Vorhersageformeln für den PEF veröffentlicht wurden, die für denselben Patienten mitunter erheblich unterschiedliche Sollwerte ergeben. Radeos und Camargo zeigten in einer Vergleichsstudie, dass die Wahl der Formel die Einstufung des Asthmaschweregrads und damit die leitlinienbasierte Behandlung beeinflussen kann, was die Bedeutung einer etablierten und konsequent verwendeten Gleichung unterstreicht [2].

Die Global Lung Function Initiative (GLI), die 2012 einheitliche spirometrische Referenzwerte mit Abdeckung breiter Altersspannen und ethnischer Gruppen veröffentlichte, enthält keine vorhergesagten PEF-Werte, weshalb Nunn & Gregg weiterhin eine Funktion erfüllen, die GLI nicht abdeckt [3]. Das bedeutet allerdings, dass PEF-Referenzwerte nicht dieselbe systematische, multiethnische Validierung durchlaufen haben wie andere spirometrische Variablen.

Für Verlaufsmessungen ist zusätzlich zu beachten, dass verschiedene Peak-Flow-Meter bauartbedingt unterschiedliche Werte liefern können. Serienmessungen bei einem Patienten sollten daher möglichst mit demselben Gerät erfolgen.

Einschränkungen

Die Gleichungen gelten für das Alter von 15 bis 85 Jahren. Für Kinder unter 15 Jahren und Personen über 85 Jahre fehlt eine Abdeckung, und es müssen andere Referenzgleichungen verwendet werden.

Die Ableitungskohorte bestand aus lebenslangen Nichtrauchern europäischer Herkunft im Vereinigten Königreich. Dies begrenzt die Übertragbarkeit auf andere ethnische Populationen. Mehrere Studien aus Asien, dem Nahen Osten und anderen Regionen haben gezeigt, dass lokal abgeleitete Gleichungen andere Referenzwerte ergeben als Nunn & Gregg und dass die Verwendung europäischer Gleichungen in diesen Populationen zu systematischen Fehleinschätzungen führen kann [2].

Eine einzelne PEF-Messung ist empfindlich gegenüber Technik und Anstrengung des Patienten. Niedrige Werte können auf unzureichende Einatmung, suboptimalen Mundstückverschluss oder mangelnde Mitarbeit statt auf eine Atemwegsobstruktion zurückzuführen sein. Bei der Interpretation sollte stets der höchste von drei akzeptablen Messwerten verwendet werden.

Der PEF erfasst vor allem die zentrale Atemwegsobstruktion und ist weniger empfindlich für eine periphere Atemwegsobstruktion als die FEV1. Dies bedeutet, dass ein Patient mit früher oder leichter peripherer Obstruktion trotz pathologischer Spirometrie einen normalen PEF haben kann. Der PEF sollte daher nicht als alleiniger diagnostischer Test zum Ausschluss von Asthma oder COPD verwendet werden.

Die Skalenfrage ist zentral: Die Gleichungen sind für die EN13826-Skala (europäische Skala) kalibriert. Wird die Messung mit einem älteren Peak-Flow-Meter der Wright-Skala durchgeführt, muss der Wert vor dem Vergleich mit dem erwarteten Wert umgerechnet werden. Moderne Peak-Flow-Meter in Europa sind in der Regel EN13826-kalibriert, bei Verwendung älterer Geräte kann jedoch eine falsche Skala zu systematischen Messfehlern führen.

Quellen

1. Nunn AJ, Gregg I. New regression equations for predicting peak expiratory flow in adults. BMJ 1989;298(6680):1068-70. PMID: 2497892
2. Radeos MS, Camargo CA Jr. Predicted peak expiratory flow: differences across formulae in the literature. Am J Emerg Med 2004;22(7):516-21. PMID: 15666252
3. Lopes AJ. Advances in spirometry testing for lung function analysis. Expert Rev Respir Med 2019;13(6):559-569. PMID: 30977428
4. Levy ML et al. Key recommendations for primary care from the 2022 Global Initiative for Asthma (GINA) update. NPJ Prim Care Respir Med 2023;33(1):7. PMID: 36754956
5. Reddel HK. Peak flow monitoring in clinical practice and clinical asthma trials. Curr Opin Pulm Med 2006;12(1):75-81. PMID: 16357583