Post on 12-Jun-2019
Aus der Klinik für Kinder- und Jugendmedizin
im St. Josef-Hospital Bochum
Universitätsklinik
der Ruhr-Universität Bochum
Direktor: Prof. Dr. med. C. Rieger
Die Bronchoalveoläre Lavage im Kindesalter
Inaugural-Dissertation
zur
Erlangung des Doktorgrades der Medizin
einer
Hohen Medizinischen Fakultät
der Ruhr-Universität Bochum
vorgelegt von
Tanja Hemmers
aus Koblenz
2003
II
Dekan: Prof. Dr. med. G. Muhr
Referent: PD Dr. med. V. Stephan
Koreferent: Prof. Dr. G. Schultze-Werninghaus
Tag der Mündlichen Prüfung: 16.10.2003
IV
Inhaltsverzeichnis
1 EINLEITUNG ................................................................................................. 1
1.1 Bronchoskopie........................................................................................................... 1
1.2 Die Bronchoalveoläre Lavage (BAL) ...................................................................... 3
1.3 Der Rachenabstrich als Hilfsmittel zur Diagnose einer Infektion bzw.
Kolonisierung der unteren Atemwege .......................................................................... 5
1.4 Verschiebungen in der Differentialzytologie durch Keime in der BALF............ 6
1.4.1 Zellzahl und Differentialzytologie bei gesunden Kindern................................... 6
1.4.2 Veränderungen in der Differentialzytologie bei Keimnachweis in der BALF.... 7
1.5 Ursachen des postbronchoskopischen Fieberschubs ............................................. 8
1.6 Zielsetzung der Arbeit ............................................................................................ 10
2 PATIENTEN UND METHODEN.................................................................... 11
2.1 Patienten .................................................................................................................. 11
2.2 Methoden ................................................................................................................. 12
2.2.1 Bronchoskopie und Bronchoalveoläre Lavage .................................................. 12
2.2.2 Zytologie............................................................................................................ 12
2.2.3 Mikrobiologie .................................................................................................... 14
2.3 Statistik .................................................................................................................... 15
3 ERGEBNISSE............................................................................................... 16
3.1 Vorarbeiten.............................................................................................................. 16
3.2 Recovery .................................................................................................................. 16
3.3 Resultate der mikrobiologischen Untersuchungen.............................................. 19
3.3.1 Mikrobiologische Auswertung der Lavagen...................................................... 19
3.3.2 Mikrobiologische Auswertung der Rachenabstriche......................................... 19
V
3.3.2.1 Gegenüberstellung der Ergebnisse der Rachenabstriche und Lavagen ...... 20
3.3.2.2 Der Rachenabstrich als mögliches Verfahren zur Ermittlung der Besiedlung
der unteren Luftwege .............................................................................................. 20
3.3.3 Mikrobiologische Auswertung der Blutkulturen ............................................... 21
3.4 Einfluss der bronchoalveolären Keimbesiedlung auf Zellzahl und
Differentialzytologie in der BALF............................................................................... 22
3.4.1 Auswirkungen auf die Zellzahl.......................................................................... 22
3.4.2 Auswirkungen auf die Differentialzytologie ..................................................... 28
3.4.2.1 Neutrophile Granulozyten........................................................................... 29
3.4.2.2 Alveolarmakrophagen................................................................................. 35
3.4.2.3 Lymphozyten .............................................................................................. 39
3.4.3 Der Anteil der Neutrophilen Granulozyten in der Differentialzytologie als
Hinweis auf eine Kolonisierung der unteren Luftwege .............................................. 44
3.5 Untersuchung möglicher Einflussgrößen auf den Verlauf der
Körpertemperatur im Anschluss an eine BAL .......................................................... 45
3.5.1 Bedeutung der bronchoalveolären Keimbesiedlung .......................................... 45
3.5.2 Bedeutung der Pharynxbesiedlung .................................................................... 49
3.5.3 Möglicher Einfluss einer Bakteriämie ............................................................... 49
3.5.4 Weitere mögliche Einflussgrößen...................................................................... 49
3.5.4.1 Zellzahl und Zytologie................................................................................ 49
3.5.4.2 Entzündungsparameter................................................................................ 50
3.5.4.3 BAL-Indikation........................................................................................... 50
3.5.4.4 Alter der Patienten zum Zeitpunkt der Bronchoskopie .............................. 51
3.6 Differenzen in den mikrobiologischen und differentialzytologischen
Ergebnissen je nach BAL-Indikation.......................................................................... 51
3.6.1 Differenzen in der Keimbesiedlung zwischen Gruppen mit unterschiedlicher
BAL-Indikation........................................................................................................... 51
3.6.2 Differenzen in der BAL-Zytologie zwischen Gruppen mit unterschiedlichen
BAL-Indikationen....................................................................................................... 52
4 DISKUSSION................................................................................................ 53
4.1 Recovery .................................................................................................................. 53
VI
4.2 Einflüsse der Methodik auf das Ergebnis der Differentialzytologie .................. 53
4.3 Mikrobiologische Ergebnisse von Rachenabstrichen und BALF....................... 55
4.4 Verschiebungen in der BALF-Zytologie abhängig vom Keimnachweis............ 61
4.4.1 Zellzahl .............................................................................................................. 63
4.4.2 Differentialzytologie.......................................................................................... 66
4.5 Untersuchung möglicher Einflussgrößen auf den postbronchoskopischen
Temperaturanstieg........................................................................................................ 71
4.5.1 Bakteriämie als möglicher Fieberauslöser......................................................... 71
4.5.2 Keimbesiedlung der unteren Luftwege.............................................................. 74
4.5.3 Endotoxin oder Zytokinausschüttung als Fieberursache ................................... 75
5 ZUSAMMENFASSUNG................................................................................ 78
6 LITERATURVERZEICHNIS……...…………..…………………………………80
7 DANKSAGUNG ............................................................................................ 87
8 LEBENSLAUF .............................................................................................. 88
VII
Abkürzungsverzeichnis
BAL Bronchoalveoläre Lavage
BALF durch BAL gewonnene Flüssigkeit
CF Cystische Fibrose
cfu colony forming units
CMV Cytomegalievirus
CRP C-reaktives Protein
E. coli Escherichia coli
h Stunde
H. influenzae Hämophilus influenzae
H. parainfluenzae Hämophilus parainfluenzae
PCR Polymerase Chain Reaction
P. aeruginosa Pseudomonas aeruginosa
RSV Respiratory Syncytial Virus
S. aureus Staphylokokkus aureus
S. pneumoniae Streptokokkus pneumoniae
1
1 Einleitung
1.1 Bronchoskopie
Die Bronchoskopie ist ein endoskopisches Verfahren, um die Hauptbronchien
und ihre größeren Äste sichtbar zu machen.
Sie wurde als starre Bronchoskopie Ende des 19. Jahrhunderts eingeführt. Die
anfänglich hohe Mortalität ging mit den Fortschritten in der Technik und mit der
Weiterentwicklung der Geräte schnell zurück. Zuerst wurde sie vor allem zur
Therapie, wie zum Beispiel zur Entfernung von Fremdkörpern und zur Drainage
von Sekreten, genutzt. Später fand sie dann auch in der Diagnostik ihren
Einsatz.
In den späten 60er Jahren des 20. Jahrhunderts wurde die flexible
Bronchoskopie (Abb. 1.1) eingeführt. In den späten 70er Jahren wurden
Bronchoskope entwickelt, die klein genug waren, um in der Pädiatrie eingesetzt
zu werden. Die ersten flexiblen Bronchoskopien bei Kleinkindern wurden 1978
beschrieben.1
Die flexible Bronchoskopie hat gegenüber der starren viele Vorteile. Sie ist weit
weniger invasiv als die starre; die mechanische Gefährdung ist geringer,
außerdem ist keine Intubationsnarkose notwendig, eine vorübergehende
medikamentöse Sedierung des Patienten reicht aus. Dynamische
Veränderungen der Atmung können nur in der flexiblen Bronchoskopie sichtbar
gemacht werden.2
Diese Fakten führten zum einen dazu, dass die flexible Bronchoskopie die
starre in vielen Zentren weitgehend verdrängt, bzw. ihre Indikationen stark
eingeschränkt hat und zum anderen zu einer Zunahme der mit der flexiblen
Technik weniger belastend gewordenen Bronchoskopien bei Patienten im
Kindesalter.3
2
Biegsames Bronchoskop
Vereinfachte schematische Darstellung
Luftröhre
Lunge
Biopsiezange
Abbildung 1.1 Links vereinfachte, schematische Darstellung eines Bronchoskops und seiner
Lage im Bronchialbaum, rechts bronchoskopische Sicht auf die Carina
Verschiedene therapeutische Eingriffe, wie zum Beispiel die Entfernung von
aspirierten Fremdkörpern, sind aber nach wie vor nur mit der starren Technik
möglich, da ein größerer Arbeitskanal zum Einführen von Instrumenten, wie z.B.
Zangen und Bürsten notwendig ist.2
Die flexible Bronchoskopie wird in erster Linie zu diagnostischen Zwecken
eingesetzt, so zum Nachweis von angeborenen oder erworbenen anatomischen
Veränderungen (Stenosen, Malazien, Tumoren, u.a.), Blutungsquellen,
entzündlichen Schleimhautveränderungen und zur Durchführung der
bronchoalveolären Lavage.
Klassische Indikationen sind inspiratorischer Stridor oder Heiserkeit, obstruktive
Apnoen, Schluckstörungen, Hämoptoe, Infektionen mit unbekannten Erregern,
restriktive bzw. interstitielle Lungenerkrankungen unklarer Genese und
Sekretpfröpfe, z.B. bei therapieresistenter Atelektase. Bei letzterer Indikation ist
aber oft die starre Bronchoskopie vorteilhafter, weil der kleine Arbeitskanal des
flexiblen Bronchoskops schnell verstopft. 2
3
1.2 Die Bronchoalveoläre Lavage (BAL)
Die Bronchoalveoläre Lavage ist eine nur mäßig invasive Methode, um Zellen,
infektiöse Organismen und flüssige Bestandteile aus den terminalen Bronchioli
und den Alveolen zu gewinnen. 4
Nach ersten Versuchen am Tiermodell in den frühen 1960er Jahren, wurde
1974 die erste BAL von Reynolds und Newball mit einem flexiblen Bronchoskop
durchgeführt. In den 1980er Jahren etablierte sich die Methode bei
Erwachsenen und wurde v.a. verwendet, um interstitielle Lungenerkrankungen
zu erforschen und zu diagnostizieren. 4
Ende der 1980er Jahre begann auch der Einsatz der BAL in der
Kinderheilkunde.
Zur Durchführung einer BAL werden, in der Regel nach einer gründlichen
Inspektion des Respirationstraktes, nacheinander 3 Portionen körperwarme
physiologische Kochsalzlösung durch den Arbeitskanal des in einem Bronchus
verkeilten Bronchoskops instilliert und wieder abgesaugt. Meist wird die BAL im
rechten Mittellappen oder in der Lingula durchgeführt, weil hier die Menge der
zurückgewonnenen Flüssigkeit, die Recovery, am größten ist.
Die Recovery ist ein Maß für die Qualität bzw. Aussagekraft der Untersuchung.
In der Kinderheilkunde werden Recoveries von >40% als technisch akzeptabel
betrachtet.5 In der Literatur schwanken die Werte zwischen 31% 6 und 58%7
(jeweils Median). Niedrigere Recoveries werden bei Patienten mit obstruktiven
Erkrankungen erzielt, höhere bei gesunden Kindern.
Ist im Röntgenbild ein lokalisierbarer Focus, z.B. ein Infiltrat, aufgefallen, wird
trotz der niedrigeren Recovery in der betroffenen Region lavagiert.
Das Volumen der instillierten Kochsalzlösung richtet sich dabei nach dem
Körpergewicht des zu untersuchenden Kindes.8 Die so gewonnene Flüssigkeit
(im weiteren BALF) kann mittels Kultur oder PCR auf Mikroorganismen
untersucht und zytologisch analysiert werden. Häufig wird auch die
Konzentration bestimmter Proteine und Entzündungsmediatoren gemessen.
Das genaue Vorgehen und die Verarbeitung der BAL wird im Kapitel 3
„Patienten und Methoden“ beschrieben.
4
Besteht der Verdacht auf Erkrankungen wie Alveolarproteinose,
Langerhanszell-Histiozytose, Lipoidpneumonie, alveolare Mikrolithiasis oder
Lungenhämosiderose, ist die BAL zur eindeutigen Diagnosestellung geeignet.
Bei der Differentialdiagnose interstitieller Lungenerkrankungen wie der
Sarkoidose oder der exogen allergischen Alveolitis kann die BAL eine
Hilfestellung geben, d.h. sie kann einen Verdacht unterstützen oder
unwahrscheinlich machen, aber keine eindeutige Diagnose sichern.9
Zum Nachweis einer Abstoßung bei lungentransplantierten Kindern hat sich die
BAL als wenig hilfreich erwiesen. Hierbei können zwar Veränderungen in der
BAL-Differentialzytologie nachgewiesen werden, diese sind aber zu
unspezifisch, um eine endgültige Diagnose zu stellen. Daher kann eine
Transplantatabstoßung nur mittels einer Lungenbiopsie nachgewiesen
werden.10
Beim Verdacht auf eine Infektion der unteren Luftwege ist die BAL v.a. dann
nützlich, wenn Materialien zur Kultur auf anderem Wege nicht gewonnen
werden können. Limitiert ist der diagnostische Wert der BAL bei dieser
Indikationsstellung durch die Möglichkeit einer Kontamination mit Bakterien aus
dem Oropharynx. Deshalb muss bei der Diagnostik eine
Schwellenkeimkonzentration definiert und beachtet werden. Die Höhe dieser
Schwelle ist aber in der Literatur umstritten. Eine andere Möglichkeit zur
Diagnose einer Infektion besteht in der Identifikation von intrazellulären
Bakterien.11
Einen besonders hohen Stellenwert hat die BAL bei der Identifizierung von
infektiösen Organismen bei nicht expektorierenden Patienten mit zystischer
Fibrose und bei Kindern mit chronischen oder rezidivierenden Infiltraten, hier
sind v.a. Patienten mit Immundefekten betroffen. 12 Die wichtigste Indikation
zur therapeutischen BAL stellt die Alveolarproteinose dar. 2
Grundsätzlich ist die BAL sowohl bei Erwachsenen als auch bei Kindern eine
sichere Methode, sie sollte aber immer nur von erfahrenem Personal bei
adäquatem Monitoring durchgeführt werden.1 Als milde Nebenwirkung kann es
zu einem vorübergehenden Abfall der arteriellen Sauerstoffsättigung kommen.
5
In bis zu 48% der Fälle 13 tritt vorübergehend ein kurzer, mit Antipyretika gut zu
behandelnder Fieberschub auf, der teilweise mit Kopfschmerzen und Myalgien
einhergeht. Ebenso wurde von einzelnen alveolären Infiltrationen, die im Verlauf
von 24h nach der BAL auftraten, berichtet. Bei Patienten mit hyperreaktivem
Bronchialsystem wird selten in den ersten 2 Wochen nach BAL ein
Bronchospasmus oder Stridor beobachtet. Allerdings liegt der Fallbericht eines
5 Monate alten männlichen Säuglings vor, der nach einer BAL-assoziierten
Pneumokokkensepsis verstarb.14
Als Kontraindikationen gelten ausgeprägte Gerinnungsstörungen und
Thrombozytopenie wegen der Gefahr einer ernsten Blutung. Weitere
Kontraindikationen sind Hypoxämie, schwere Ventilationsstörung und
Kreislaufdepression.2 Es handelt sich hier aber um relative Kontraindikationen,
da häufig der mögliche Nutzen die Risiken überwiegt.1
1.3 Der Rachenabstrich als Hilfsmittel zur Diagnose einer
Infektion bzw. Kolonisierung der unteren Atemwege
Bei Patienten mit Zystischer Fibrose führt eine chronische Infektion der unteren
Luftwege zu persistierender Inflammation und damit zu einer irreversiblen
Parenchymschädigung. Deshalb ist es wichtig, eine solche Infektion so früh wie
möglich zu entdecken und antibiotisch zu behandeln. Bei älteren Kindern mit
meist fortgeschrittener Erkrankung ist dazu eine Sputumkultur meist
zielführend. Jüngere Kinder und Patienten in den Anfangsstadien der
Erkrankung produzieren aber meist kein Sputum, bei ihnen ist zur
Erregerdiagnostik eine BAL notwendig.
Um die zwar relativ sichere, aber doch für Kinder belastende,
Untersuchungsmethode der Bronchoskopie zu umgehen, sind in den letzten
Jahren diverse Studien durchgeführt worden, in denen die Kulturergebnisse von
Rachenabstrichen mit denen der BALF verglichen worden sind. Ziel war es zu
überprüfen, ob die BAL bei einem Teil der Patienten durch Rachenabstriche
ersetzt werden kann.
Die Autoren dieser Studien kommen zu teilweise sehr unterschiedlichen
Ergebnissen. Die Sensitivität der Kultur des Rachenabstrichs variiert je nach
6
Studiendesign zwischen 77% und 82%.6,15,16 Für Pseudomonas aeruginosa
wurden Werte von 40% bzw. 46% ermittelt.15,17 Die Spezifität schwankt
zwischen 64% und 100%.6,15-17 Konsequenzen für das ärztliche Handeln haben
aber v.a. die prädiktiven Werte. Der positive prädiktive Wert macht eine
Aussage darüber, wie viele der positiven Rachenabstriche tatsächlich auf
Keime in der BALF hinweisen. Der negative prädiktive Wert gibt an, wieviel
Prozent der BALF mit dazugehörigem negativen Rachenabstrich tatsächlich
ohne Keimnachweis sind. Diese Werte unterscheiden sich je nach Kollektiv und
Studiendesign erheblich. Für den positiven prädiktiven Wert werden Zahlen
zwischen 49% und 100% angegeben, für den negativen prädiktiven Wert
liegen die Ergebnisse zwischen 46% und 96%. 16, 17
Nähert sich zumindest einer der prädiktiven Werte 100%, könnte die Indikation
für eine BAL zum Keimnachweis eingeschränkt werden. Bei einem negativen
prädiktiven Wert von 100% kann bei negativer Kultur des Rachenabstrichs eine
Infektion oder Kolonisation der unteren Luftwege ausgeschlossen werden, bei
einem positiven prädiktiven Wert von 100% und positivem Ausfall des
Rachenabstrichs, kann eine Infektion oder Kolonisation der Lunge als sicher
angenommen werden.
Bei Kindern mit anderen chronischen Lungenerkrankungen wird ebenfalls
häufig eine Bronchoskopie mit BAL vorgenommen, um eine Erregerdiagnostik
durchzuführen. Bisher gibt es noch keine Studien, die sich mit dem
Rachenabstrich als Erregernachweis für Keime in den unteren Luftwegen
beschäftigen.
1.4 Verschiebungen in der Differentialzytologie durch Keime in
der BALF
1.4.1 Zellzahl und Differentialzytologie bei gesunden Kindern
Die zelluläre Zusammensetzung der BALF bei lungengesunden Kindern ist
bereits gut untersucht. Meist wurden dabei Kinder lavagiert, die aufgrund einer
elektiven Operation eine Intubationsnarkose erhielten. Die Ergebnisse
unterliegen aber aufgrund uneinheitlicher Verarbeitung der BALF einer
gewissen Schwankungsbreite.
7
Die Zellzahl variiert in der Literatur je nach BALF-Verarbeitung und je nach
gemessener Fraktion zwischen 60 und 180 Zellen/µl. 7,10,18
Den größten Anteil an der Differentialzytologie stellen die
Alveolarmakrophagen, sie machen zwischen 84 und 92,5% aus. Der Anteil der
Lymphozyten beträgt zwischen 7 und 12,5%. Neutrophile Granulozyten wurden
in 0,9 bis 3,5% gefunden, Eosinophile Granulozyten in bis zu 0,4% (alle Werte
sind Mediane). 5,7,10
1.4.2 Veränderungen in der Differentialzytologie bei Keimnachweis in der BALF
Durch quantitative Kulturen kann die Konzentration der in der BALF enthaltenen
Keime bestimmt werden. So ist es möglich zu überprüfen, ob Veränderungen in
der Differentialzytologie mit der BALF-Keimkonzentration korrelieren. Da die
Keimkonzentration, ab der Auswirkungen auf den Patienten bzw. Keimträger zu
erwarten sind, aber je nach Abwehrlage des Patienten und wahrscheinlich auch
bei unterschiedlichen Erregern differieren, gestaltet es sich schwierig, feste
Grenzkonzentrationen für eine Infektion bzw. Kolonisierung festzulegen.
Im Falle der Infektion ist es möglich, sich über die klinische Diagnose der
Pneumonie an die Grenzwerte anzunähern. Auf diese Weise haben sich in der
Erwachsenenmedizin Schwellenkonzentrationen von 104 bis 105 cfu/ml
ergeben. 19,20,21
Keimkonzentrationen, die eine Kolonisierung definieren, lassen sich aufgrund
der Klinik nicht festlegen. Eine Kolonisierung macht in der Regel keine
Symptome, wenn doch, dann sind sie eher unspezifisch.
In der Pädiatrie wird in einigen Studien jeglicher Keimnachweis in der BALF als
Kolonisierung gewertet.17,22 Da aber Kontaminationen aus dem Oropharynx nie
ausgeschlossen werden können, stellt sich hier das Problem der Abgrenzung
zwischen Kolonisierung und Kontamination, das aber bisher noch nicht
zufriedenstellend gelöst werden konnte.
Untersuchungen bei Erwachsenen haben gezeigt, dass bei Infektionen der
unteren Luftwege der Anteil der neutrophilen Granulozyten auf Kosten des
8
Makrophagen-Anteils zunimmt. Die Anteile aller anderen Zellen bleiben nahezu
unverändert. 23
Zu den Veränderungen in der zellulären Zusammensetzung der BALF von
Kindern bei Keimbesiedlung oder Infektion gibt es bisher nur wenig
Studienmaterial. Die meisten diesbezüglichen Untersuchungen beziehen sich
auf Patienten mit CF. Diese Daten lassen sich aber auf Kinder ohne oder mit
anderen pulmonalen Grunderkrankungen nicht übertragen.
Ahrens et al. untersuchten den Effekt einer Kolonisation der unteren Atemwege
mit pneumotropen Erregern auf die BALF von Kindern, wobei jeder
Keimnachweis unabhängig von der Keimkonzentration berücksichtigt wurde.
Sie zeigten einen signifikanten Abfall der Makrophagen auf 45-60% (Median,
Wert erregerabhängig) und einen signifikanten Anstieg der neutrophilen
Granulozyten 30 bis 40% in der 3. BAL-Fraktion. 22
1.5 Ursachen des postbronchoskopischen Fieberschubs
Im Anschluss an eine Bronchoskopie, besonders auch nach einer Lavage, wird,
sowohl bei Erwachsenen als auch bei Kindern, immer wieder ein
vorübergehendes Ansteigen der Körpertemperatur, teilweise mit grippeartigen
Begleitsymptomen wie Kopf- oder Gliederschmerzen, beobachtet.
Der Anteil der auffiebernden Kinder kann nach einer BAL bis zu 48%
erreichen.13 Hierfür sind in der Vergangenheit verschiedene Ursachen diskutiert
worden. Einige Arbeiten überprüften den Zusammenhang zwischen einer
möglichen BAL-assoziierten Bakteriämie und dem Fieberschub. Zwei
Untersuchungen, eine bei Kindern und eine weitere bei Erwachsenen, wiesen
nur sterile Blutkulturen im Anschluss an eine BAL nach.13,24 Eine weitere Arbeit
wies bei 6,5% von 200 Bronchoskopien erwachsener Patienten Bakteriämien
nach, machte aber keine Aussage zum Verlauf der Körpertemperatur. 25
Der Nachweis einer Bakteriämie gelingt nicht immer, da die Sensitivität der
Blutkultur nur gering ist. Da bei Kindern aus ethischen Gründen nicht beliebig
viele Blutkulturen abgenommen werden können, beschränken sich die bisher
vorgelegten Studien auf ein Blutkulturenpaar aus einer Venenpunktion.
9
Ein Zusammenhang zwischen einer Kolonisierung der unteren Luftwege und
dem Fieberschub nach der BAL kommt ebenfalls in Frage. Auch hier zeigen
sich die Ergebnisse der einzelnen dazu durchgeführten Untersuchungen
uneinheitlich. Schellhase et al. konnten bei ihrer retrospektiven Durchsicht
keinen signifikanten Zusammenhang zwischen Bakterien in der BALF und dem
Auffiebern der Kinder herstellen. Ebenfalls gegen eine solche Assoziation
spricht, dass Krause et al. 24 Patienten mit positiver BALF-Kultur aus ihrem
Kollektiv ausschlossen und trotzdem 15% der Patienten eine Erhöhung der
Körpertemperatur aufwiesen. Picard et al.13 wiesen jedoch für Kinder mit
Keimnachweis in der BALF ein relatives Risiko für einen Fieberschub von 5,1
nach.
10
1.6 Zielsetzung der Arbeit
In dieser Arbeit soll untersucht werden, ob es bei Kindern zu Veränderungen in
der Differentialzytologie bei steigender Keimkonzentration in den unteren
Atemwegen kommt. Es soll gezeigt werden, ab welchen Keimkonzentrationen
sich Abweichungen nachweisen lassen und ob diese Veränderungen mit der
Keimkonzentration zunehmen.
Dazu werden Bronchoalveoläre Lavagen durchgeführt, die so gewonnene BALF
wird zum einen auf pathogene Keime untersucht, zum anderen soll für jede
BALF ein mikroskopisches Präparat differentialzytologisch ausgewertet werden.
Die Ergebnisse der Differentialzytologie liegen im Gegensatz zu den
mikrobiologischen Kulturergebnissen 2 Stunden nach der Lavage vor. Es soll
überprüft werden, ob es für den Anteil der neutrophilen Granulozyten
Grenzwerte gibt, deren Überschreitung eine Keimbesiedlung oder Infektion der
unteren Luftwege anzeigen. Dann könnte eine eventuell notwendige
antibiotische Therapie mehrere Tage früher begonnen werden.
Außerdem wird im Anschluss an jede Lavage die Körpertemperatur des Kindes
über acht Stunden protokolliert. Direkt nach der Lavage ist geplant, jedem Kind
zwei Blutkulturen abzunehmen. Es soll untersucht werden, ob erhöhte
Körpertemperaturen mit Keimnachweisen in der Blut- oder BALF-Kultur
korrelieren.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, den diagnostischen Wert des
Rachenabstrichs bezüglich einer Kolonisierung bzw. Infektion der unteren
Luftwege zu untersuchen. Dazu wird von jedem Patienten vor der BAL ein
Rachenabstrich genommen und mikrobiologisch untersucht. Die Ergebnisse der
Kulturen aus Rachenabstrich und BALF sollen dann miteinander verglichen
werden.
11
2 Patienten und Methoden
2.1 Patienten
Bei 54 Kindern im Alter von vier Monaten bis 15 Jahren (Mittelwert: 5 7/12
Jahre, Median: 4 6/12 Jahre) wurde eine Bronchoskopie mit bronchoalveolärer
Lavage durchgeführt. 30 der Patienten waren Mädchen, 24 Jungen.
17 Kinder wurden mit der Indikation rezidivierender Pneumonien
bronchoskopiert, 14 wegen rezidivierender obstruktiver Bronchitiden, 12
aufgrund chronischen Hustens sowie zwei Patienten zur Abklärung interstitieller
Lungenerkrankungen. Ein Kind litt sowohl unter rezidivierenden Pneumonien
als auch unter obstruktiven Bronchitiden. Ein Patient wurde wegen des
Verdachts auf Tuberkulose lavagiert, bei zweien wurde eine
Tracheolaryngomalazie vermutet. Zwei Bronchoskopien erfolgten zur Abklärung
eines Verdachts auf Pneumocystis-carinii-Infektion, eine weitere bei Verdacht
auf gastroösophagealen Reflux. Bei einem Patienten sollte eine Blutung
bronchialen Ursprungs ausgeschlossen werden; bei einem weiteren lag ein
Zustand nach Fremdkörper-Extraktion vor.
Größe und Körpergewicht des Kindes, Volumen der einzelnen BAL-Fraktionen
und die resultierte Wiedergewinnungsrate (Recovery) wurden dokumentiert.
Begleiterkrankungen, evtl. antibiotische Vorbehandlung oder andere
Medikationen, Entzündungsparameter (Leukozyten im Blut, CRP), eine evtl.
allergische Sensibilisierung, Iontophorese-Ergebnisse, Lungenfunktionsbefunde
(bei Kindern älter als vier Jahre) sowie Ergebnisse weiterer Untersuchungen
wurden ebenfalls auf einem Stammdatenblatt registriert.
Voraussetzung für die Teilnahme an der Studie war die schriftliche
Einverständniserklärung der Eltern, bei älteren Kindern auch das
Einverständnis der Kinder selbst. Das Studiendesign wurde durch die
Ethikkommission der Ruhr-Universität Bochum überprüft und genehmigt.
12
2.2 Methoden
2.2.1 Bronchoskopie und Bronchoalveoläre Lavage
Die Sedierung erfolgte mit Midazolam (0,1 - max. 0,3 mg pro kg Körpergewicht
intravenös), zusätzlich evtl. Pethidin (0,5 - 2 mg pro kg Körpergewicht
intravenös) und / oder Promethazin. Anstelle von Pethidin und Promethazin
wurde bei älteren Kindern (> 3. Lebensjahr) auch mit Propofol (0,5 - max. 3,5
mg pro kg Körpergewicht intravenös) sediert. Als Alternative wurde Etomidat
(0,15 - 0,3 mg pro kg Körpergewicht intravenös) verwendet.
Vor der Bronchoskopie wurden Nasentropfen (Xylometazolin: je nach Alter
0,025%ig, 0,05%ig oder 0,1%ig) gegeben, anschließend folgte die lokale
Anästhesie mit 2%igem Lidocain supra- und 4%igem subglottisch.
Während der Bronchoskopie, und bei Bedarf auch danach, wurde das Kind mit
Sauerstoff durch eine Nasenbrille versorgt.
Es wurden ein Bronchoskop mit 3,7 mm (Olympus BF-3C20, Olympus Optical,
Hamburg, Germany) und eines mit 5,0 mm (Olympus BF-P40, Olympus Optical,
Hamburg, Germany) Außendurchmesser verwendet.
Nach der Begutachtung des Bronchialsystems wurde im rechten Mittellappen
oder im Bereich eines röntgenologisch sichtbaren Infiltrats lavagiert. Dazu
wurden nacheinander 3x 1 ml angewärmte, sterile Kochsalzlösung pro kg
Körpergewicht, bis zu einer Gesamtmenge von maximal 50 ml, instilliert und
dann wieder abgesaugt.
Bei 15 Kindern wurde aufgrund eines Verdachts auf Ziliendyskinesie nach der
Lavage eine Schleimhaut-Biopsie und bei zweien zusätzlich ein Bürstenabstrich
vorgenommen.
Die Kinder wurden im Anschluss an die Bronchoskopie mindestens 6 Stunden
pulsoxymetrisch überwacht. Die Körpertemperatur wurde 4 bis 8 Stunden
kontrolliert.
2.2.2 Zytologie
Zur Analyse der Anzahl der kernhaltigen Zellen pro ml BAL-Flüssigkeit, im
weiteren Text Zellzahl genannt, und ihrer Differentialzytologie wurde von jeder
Fraktion der BAL-Flüssigkeit ein Eppendorf-Gefäß abgefüllt. Die Zellzahl wurde
13
mit dem Hämatologie-Analysator Sysmex KX 21 (Norderstedt, Deutschland)
bestimmt.
Zur Zelldifferenzierung wurden zwei Zytozentrifugationspräparate pro Fraktion
hergestellt. Dazu wurden jeweils 100 µl der BAL-Flüssigkeit 5 min bei 2000
Umdrehungen/min zentrifugiert (Cytospin 2, Shandon Southern Products Ltd.,
Astmoor, Runcorn, Cheshire, England).
Die abgetrockneten Präparate wurden 5 Minuten nach May-Grünwald und
anschließend 10 Minuten nach Giemsa gefärbt (Eosin-Methylenblau-Lösung
nach May-Grünwald, Riedel-de Haen, Seelze, BRD, 32856; GIEMSAS-Lösung,
Azur-Eosin-Methylenblau-Lösung, Merck, Darmstadt, BRD).
Ergaben sich dabei zu dichte, nicht ausdifferenzierbare Präparate, wurden nach
der gleichen Methode auch Präparate mit nur 50 µl BAL-Flüssigkeit angefertigt.
Zum Eindecken der Präparate wurden 1-2 Tropfen Xylol auf dem Objektträger
verstrichen, 1 Tropfen Pertex® auf ein Deckgläschen gegeben, und letzteres
auf den Objektträger fallengelassen. (Pertex®, medite, Burgdorf, Germany)
Anschließend wurden unter dem Mikroskop in 1200facher Vergrößerung
(Ölimmersion) in parabelförmigen Zählbewegungen 500 Zellen pro Präparat
differenziert. Die Ergebnisse der jeweils zwei Präparate pro Fraktion wurden
gemittelt.
1a
1a
2
2
3
3
3
3
1b
2 3
3
3
3
Abbildung 2.1 BALF-Präparate in 1200facher Vergrößerung (Ölimmersion)
1a) Eosinophile Granulozyten, 1b) Neutrophiler Granulozyt, 2) Alveolarmakrophagen, 3) Lymphozyten
14
2.2.3 Mikrobiologie
Vor Beginn der Bronchoskopie wurde ein Abstrich von der Rachenhinterwand
(Rachenabstrich) genommen, dieser wurde auf einem Blutagar, einem
McKonkey-Agar und auf einem anaerob bebrütetem Blutagar ausgerollt und
anschließend 2 Tage bei 36 +/-1°C bebrütet und ausgewertet. Die Ergebnisse
wurden semiquantitativ als geringe, mittlere bzw. große Keimzahl angegeben.
Die 1. Fraktion der BALF, bei kleiner Recovery auch ein Teil des Pools aus der
2. und 3. Fraktion, wurde auf allen Agar-Platten quantitativ angesetzt, d.h. auf
der Hälfte der Platte wurde mit einer geeichten Öse das Originalmaterial
ausgestrichen, auf der anderen Hälfte ein 1 zu 100 verdünnter Ansatz.
Es fanden ein Blutagar, ein Kochblutagar, ein McKonkey-Agar und ein
Sabouroud-Agar Verwendung. Zur Ermittlung von sehr geringen Erreger-
Konzentrationen (<1000 Erreger pro ml) wurde das Material zur Erregeranzucht
in eine Fildis- und eine Soja-Boullion gegeben und nach 2 Tagen Bebrütung
gegebenenfalls ausgestrichen.
Alle Ansätze wurden 2 Tage bei 36 +/- 1°C bebrütet und dann ausgewertet.
Nach abgeschlossener Bronchoskopie erfolgten 2 Blutentnahmen, wenn
möglich an unterschiedlichen Extremitäten, bevorzugt aus beiden Cubitalvenen.
Die Haut wurde mit Cutasept® desinfiziert, die Einwirkzeit betrug mindestens 30
Sekunden. Anschließend wurden 1-4 ml Blut entnommen, die Menge richtete
sich in erster Linie nach Größe und Gewicht des Kindes, in zweiter Linie nach
den Venenverhältnissen. Nach dem Auswechseln der Kanülen zur
Verhinderung von Kontaminationen wurden zwei Blutkulturflaschen beschickt.
(PedibacT, Aerobic Culture Bottle). Diese wurden belüftet und 5,5 Tage
bebrütet. Bei Keimwachstum in dieser Zeit, kontrolliert an der steigenden CO2-
Konzentration in der Flasche, wurde ein Gram-gefärbtes Präparat angefertigt
und der Inhalt der Blutkultur-Flasche ausgestrichen. Jeweils ein Blut-, ein
Kochblut-, ein McKonkey- und ein im weiteren anaerob bebrüteter Blutagar
wurden angelegt und 2 Tage bei 36 +/- 1°C bebrütet.
15
Die mikrobiologische Auswertung der Rachenabstriche, BAL-Flüssigkeiten und
Blutkulturen erfolgte durch das Institut für Medizinische Mikrobiologie der Stadt
Bochum, Leitung: Prof. Dr. med. Sören Gatermann.
Konnten die Materialien das Labor innerhalb von zwei Stunden erreichen,
wurden sie bei Raumtemperatur aufbewahrt. Wenn die Abholung später
erfolgte, wurden sowohl der Rachenabstrich als auch die BAL-Flüssigkeit bei 5
+/-1°C und die Blutkulturen bei 36 +/- 1°C aufbewahrt. Die Weiterverarbeitung
erfolgte immer innerhalb von 24 Stunden.
2.3 Statistik
Die Daten wurden, wenn nicht anders angegeben, als Median und Range
dokumentiert. Die Signifikanzprüfungen wurden mit dem Mann-Whitney-U-Test
durchgeführt (Software: GraphPad PRISM® 2.01).
16
3 Ergebnisse
3.1 Vorarbeiten
Um ermitteln zu können wie viele Zellen pro Präparat ausdifferenziert werden
mussten, wurden einzelne, stichprobenartig ausgewählte Präparate aller drei
Fraktionen in Portionen von je 100 Zellen vollständig ausgewertet.
Die Portionen 1 bis N (mit N = insgesamt ausgezählte Zellen / 100) wurden
stufenweise wie folgt verrechnet:
Ergebnis (n x 100 gezählte Zellen) = ø Ergebnisse (Portionen 1, 2, ... ,n),
mit n = {1, 2, 3, ... , N}
(ø = Mittelwert)
Beispiel:
Berechnung des Resultats bei 300 ausgewerteten Zellen, n = 3
Ergebnis (300) = ø Ergebnisse (Portionen 1, 2 und 3)
Ab circa 500 Zellen stabilisierten sich die Anteile der einzelnen Zellformen in
der BALF, so dass im weiteren Verlauf der Studie für jedes Präparat 500 Zellen
differenziert wurden (Abb. 3.1 a-c).
3.2 Recovery
Die Recovery (Rückgewinnungsrate) war in der 1. Fraktion mit im Mittel 30 %
(+/-14 %) am niedrigsten, betrug in der 2. Fraktion im Mittel 44 % (+/- 22 %) und
wies mit durchschnittlich 57 % (+/- 23 %) in der 3. Fraktion den höchsten Wert
auf.
Tabelle 3.1 Aufstellung statistischer Kenngrößen für die ermittelten Recoveries von 54
Bronchoalveolären Lavagen, aufgeführt sind Median, Minimum, Maximum, Mittelwert und
Standardabweichung für die drei durchgeführten Fraktionen.
Median Minimum Maximum Mittelwert Standardabweichung1. Fraktion 0.30 0.06 0.62 0.30 0.14 2. Fraktion 0.44 0.05 0.95 0.44 0.22 3. Fraktion 0.60 0.09 1.05 0.57 0.23
17
0 250 500 750 1000 12500
25
50
75
100 Eosinophile
Neutrophile
Lymphozyten
Makrophagen
500
500
500
500
500
500500
500
Anzahl ausgewerteter Zellen
Ante
il de
r Zel
lform
en in
%
Abbildung 3.1a
0 500 1000 15000
25
50
75
100
Neutrophile
Lymphozyten
Makrophagen
Eosinophile
Anzahl ausgewerteter Zellen
Anza
hl d
er Z
ellfo
rmen
in %
500
500
500
500
500
500
500
500
Abbildung 3.1b
18
0 500 1000 1500 20000
25
50
75
100 Eosinophile
Neutrophile
Lymphozyten
Makrophagen
500
500
500
500
500
500
500
500
Anzahl ausgewerteter Zellen
Ante
il de
r Zel
lform
en in
%
Abbildung 3.1c
Abbildungen 3.1a-c Entwicklung der Differentialzytologie bei steigender Anzahl ausgewerteter Zellen.
Dargestellt sind jeweils eine 1. (Abb. 3.1a), 2. (Abb. 3.1b) und 3. BAL-Fraktion (Abb. 3.1c). Zur
Orientierung wurde eine Horizontale durch die Werte bei 500 ausgewerteten Zellen gelegt.
19
3.3 Resultate der mikrobiologischen Untersuchungen
3.3.1 Mikrobiologische Auswertung der Lavagen
51 Lavagen wurden kulturell untersucht, in 28 wurden pathogene Keime
nachgewiesen, dabei wurde in 8 Fällen mehr als ein Keim gefunden.
Nachgewiesen wurden 14x H. influenzae, 9x S. pneumoniae, 6x S. aureus, 1x
H. parainfluenzae, 2x Moraxella katharralis, 1x β-hämolysierende
Streptokokken der Gruppe F, 1x E. coli, 1x Chlamydia pneumoniae, 1x
Pneumocystis carinii.
In 18 Lavagen war physiologische Flora nachweisbar, in 6 Lavagen ließen sich
keine Keime anzüchten.
In 9 Lavagen betrug die Keimkonzentration (bei Mischinfektionen die jeweils
höchste Keimkonzentration) 102 – 103 cfu/ml, 6x 103 – 104 cfu/ml, 5x 104 – 105
cfu/ml, 6x >105 cfu/ml. Chlamydia pneumoniae sowie Pneumocystis carinii
wurden mittels PCR nachgewiesen, so dass keine Keimkonzentrationen
ermittelt werden konnten.
12 Lavagen wurden mittels PCR auf Viren untersucht, 2x wurden Adenoviren
nachgewiesen, 1x eine Mischinfektion aus Parainfluenzavirus 3 und
Cytomegalievirus (CMV), außerdem wurden in einer BALF Respiratory
Syncytial Viren (RSV) gefunden.
3.3.2 Mikrobiologische Auswertung der Rachenabstriche
49 Rachenabstriche wurden kulturell auf pathogene Keime untersucht. Das
Ergebnis wurde semiquantitativ als geringe, mittlere oder große Keimzahl
angegeben.
In einem Fall ließen sich keine Keime anzüchten, 37x wurde physiologische
Flora nachgewiesen.
11 Rachenabstriche wiesen potentiell pathogene Keime auf. Dabei handelte es
sich 2x um β-hämolysierende Streptokokken der Gruppe A, jeweils 1x um β-
hämolysierende Streptokokken der Gruppen G und C, 2x S. pneumoniae, 1x S.
aureus, 2x E. coli, 1x Enterobacter cloacae und 1x Candida albicans.
20
3.3.2.1 Gegenüberstellung der Ergebnisse der Rachenabstriche und Lavagen
Bei 17 Patienten mit Rachenabstrich ohne pathogenen Keimnachweis wurden
auch in der BAL keine Keime gefunden. Bei weiteren 21 mit negativem
Rachenabstrich konnten pathogene Keime in der BAL nachgewiesen werden.
Bei 6 der 11 Kinder mit Keimnachweis im Rachenabstrich ließen sich auch
Keime in der BAL anzüchten. In 3 Fällen waren die Keime in Abstrich und BAL
identisch. Dabei handelte es sich um S. aureus (1x) und S. pneumoniae (2x).
(Abb. 3.3)
Keiner der pathogenen Keime, die im Rachen gefunden wurden, wuchs auch in
der Blutkultur.
3 mitidentischem Keim
in Abstrich und BALF
3 Abstriche mit ß-hämolysierenden
Streptokokken
6 mit Nachweispathogener Keime
in der BALF
5 ohne Nachweispathogener Keime
in der BALF
11 mit Nachweispathogener Keime
21 mit Nachweispathogener Keime
in der BALF
17 ohne Nachweispathogener Keime
in der BALF
38 ohne Nachweispathogener Keime
49 Rachenabstriche
Abbildung 3.2 Darstellung der Ergebnisse von Rachenabstrichen und BALF-Kulturen von 49
Patienten.
3.3.2.2 Der Rachenabstrich als mögliches Verfahren zur Ermittlung der Besiedlung der unteren Luftwege
Zur Bewertung des Rachenabstrichs als diagnostisches Verfahren zum
Nachweis einer Keimbesiedlung der Lunge wurden Abstriche mit
ß-hämolysierenden Streptokokken, sowie BALF mit Chlamydia pneumoniae-
und Pneumocystis-carinii-Nachweis (insgesamt zwei) nicht miteinbezogen.
Erstere, da sie nur im Pharynx aber nicht in der Lunge potentiell pathogen sind,
21
letztere, weil sie mit unseren Verfahren auf dem Rachenabstrich nicht
nachzuweisen waren.
Als relevante Keimbesiedlung wurde für den Pharynx mindestens eine mittlere
Keimzahl festgelegt. Für die BAL wurde eine Keimkonzentration von
mindestens 10³ Keimen/ml (cfu/ml) als relevant betrachtet.
Die sich daraus neu ergebende Konstellation ist in Abbildung 3.3 dargestellt.
3 mitidentischem
Keim in Abstrichund BALF
4 ohnerelevanten
Keimnachweis in der BALF
7 mit relevantemNachweis pathogener
Keime auf dem Abstrich
12 mitrelevantem
Keimnachweisin der BALF
26 ohnerelevanten
Keimnachweisin der BALF
38 ohnerelevanten Keim-
Nachweis auf dem Abstrich
45 Rachenabstrichemit anschließender BAL
Abbildung 3.3 Zusammenstellung der Ergebnisse von Rachenabstrichen und BALF-Kulturen
bei 45 Patienten. Relevanter Keimnachweis: pathogene Keime in der BALF >103 cfu/ml,
mindestens mittlere Keimkonzentration (semiquantitative Bestimmung) der Keime auf dem
Rachenabstrich
Die so resultierende Sensitivität betrug 20,0%, die Spezifität 86,7%. Der
positive prädiktive Wert lag bei 42,8%, der negative prädiktive Wert bei 68,4%.
3.3.3 Mikrobiologische Auswertung der Blutkulturen
Bei 34 Kindern wurden direkt im Anschluss an die BAL 2 Blutkulturen
abgenommen, bei weiteren 3 Kindern konnte jeweils nur eine Blutkultur
gewonnen werden.
Bei einem Patienten wurde in beiden Blutkulturen Moraxella katharrhalis
gefunden, in einem weiteren Fall wurde nur eine Kultur abgenommen, hier
gelang der Nachweis von H. influenzae.
22
Beide Keime konnten auch aus der BAL angezüchtet werden, waren jedoch
nicht durch Rachenabstrich nachweisbar.
In 17 Lavagen, gewonnen bei Kindern mit Keim-negativer Blutkultur, konnten
pathogene Keime ausgemacht werden. Davon lagen 10 Keime in einer
Konzentration >103 cfu/ml vor (Abb. 3.4).
2x mit Keim-positiver BALFKeime in BAL und Kultur identisch
2x mit Keimnachweis
17x mit Keim-positiver BALF 18x mit Keim-negativer BALF
35x ohne Keimnachweis
37 Blutkulturen
Abbildung 3.4 Darstellung der Ergebnisse der Blut- und BALF-Kulturen von 37 Patienten
Keim-negative BALF: keine pathogenen Keime nachgewiesen, Keim-positive BALF: Nachweis
von pathogenen Keimen, unabhängig von der Konzentration.
3.4 Einfluss der bronchoalveolären Keimbesiedlung auf Zellzahl
und Differentialzytologie in der BALF
3.4.1 Auswirkungen auf die Zellzahl
Die erste Fraktion von 48 BAL wurde auf pathogene Keime untersucht,
zusätzlich wurde die Anzahl der Zellen pro Mikroliter (Zellzahl) in der ersten
BAL-Fraktion bestimmt. In 27 dieser Lavagen konnten Keime nachgewiesen
werden. Zwei Keim-positive Lavagen gingen in die folgenden Berechnungen
nicht mit ein, hier handelte es sich um die Erreger Pneumocystis carinii und
Chlamydia pneumoniae, beide wurden durch PCR nachgewiesen, deshalb
konnten keine Keimkonzentrationen ermittelt werden.
Der Median der Gruppe mit Keimnachweis betrug 600 Zellen/µl, der Median der
Gruppe ohne Keimnachweis betrug 200 Zellen/µl. Beide Gruppen
unterschieden sich signifikant mit p ≤ 0,02. Das absolute Minimum betrug in
beiden Gruppen 100 Zellen/µl, das absolute Maximum in der Gruppe mit
Keimnachweis 11750 Zellen/µl, in der ohne Keimnachweis 5800 Zellen/µl.
Bestimmte man Median, Minimum und Maximum getrennt nach den ermittelten
23
Keimkonzentrationen, ergab sich erst bei einem Wachstum >105 Keime/ml ein
noch deutlicherer Unterschied (Tab. 3.2, Abb. 3.5-6).
Tabelle 3.2 Zellzahl in der 1. Fraktion von 46 BAL in Abhängigkeit vom Keimnachweis.
Dargestellt sind die Ergebnisse für BALF ohne (Keim-) und mit (Keim+, >102 cfu/ml) Nachweis
pathogener Keime. Letztere wurden auch nach der Konzentration der Keime aufgeschlüsselt.
Die aufgeführten p-Werte beziehen sich jeweils auf das Kollektiv ohne Nachweis pathogener
Keime.
Keim- Keim+ >102-103 cfu/ml >103-104 cfu/ml >104-105 cfu/ml >105 cfu/ml
Minimum (Zellen/µl) 100 100 200 100 200 300
Median (Zellen/µl) 200 600 600 500 600 2150
Maximum (Zellen/µl) 5800 11750 2600 4500 1000 11750
p (Vergleich mit Keim-)= ≤0.02 0.10 0.43 0.17 ≤0.02
Keim- Keim+10 2
10 3
10 4
10 5
Keimnachweis
Zellz
ahl (
in Z
elle
n/µl
)
Abbildung 3.5 Darstellung der Zellzahl für die erste Fraktion von 46 BAL, abhängig vom
Nachweis pathogener Keime (Keim-: kein Nachweis pathogener Keime, Keim+: pathogene
Keime nachgewiesen, >102 cfu/ml). Zusätzlich sind die Mediane aufgetragen.
24
10 2
10 3
10 4
10 5
>102-103 >103-104 >104-105 >105
Keimkonzentration (cfu/ml)
Zellz
ahl (
Zelle
n/µl
)
Abbildung 3.6 Darstellung der Zellzahl in der ersten BAL-Fraktion von 25 BAL mit Nachweis
pathogener Keime, in Abhängigkeit von der Konzentration des jeweiligen Keims (in cfu/ml).
Jede Markierung stellt eine BAL mit der dazugehörigen Keimkonzentration (X-Achse) und
Zellzahl (in Zellen pro µl, Y-Achse) dar. Zusätzlich sind die Mediane aufgetragen.
10 2
10 3
10 4
10 5
≤ 10³ cfu/ml > 10³ cfu/ml
p ≤ 0,03
Keimnachweis
Zellz
ahl (
Zelle
n/µl
)
Abbildung 3.7 Zellzahl in der ersten BAL-Fraktion von 46 BAL, mit Kolonisation der unteren
Luftwege, d.h. mit Nachweis einer Keimkonzentration in der BALF von >10³ cfu/ml sowie die
Zellzahl von Patienten ohne Kolonisation der unteren Luftwege mit pathogenen Keimen
(Keimkonzentration ≤10³ cfu/ml). Dargestellt sind jeweils Median, Interquartile und Range.
25
Verglich man das Kollektiv ohne Keimnachweis mit den Gruppen
unterschiedlicher Keimkonzentration, errechnete sich nur für die Gruppe mit
einer Keimkonzentration von >105 cfu/ml eine signifikante Differenz (p ≤ 0,02).
Beim Aufteilen des Kollektivs in eine Gruppe mit (Keimkonzentration in der
BALF > 103 cfu/ml) und eine Gruppe ohne Kolonisation der unteren Luftwege
mit pathogenen Keimen (Keimkonzentration in der BALF ≤ 103 cfu/ml) ergab
sich beim Vergleich ein signifikanter Unterschied bezüglich der Zellzahl in der
BALF (p ≤ 0,03) (Abb. 3.7).
Die Zellzahl der 2. Fraktion wurde bei 42 Kindern bestimmt. Betrachtete man
die BAL ohne pathogenen Keimnachweis und die mit Wachstum pathogener
Keime, ergab sich, unabhängig von deren Konzentration, ein signifikanter
Unterschied zwischen diesen beiden Gruppen. (p ≤ 0,05). Aufgeschlüsselt nach
Keimkonzentrationen ergab sich erst ab 105 cfu/ml eine Signifikanz im Vergleich
zum Kollektiv ohne Keimnachweis in der BAL (p ≤ 0,02) (Tab. 3.3, Abb. 3.8-9).
Tabelle 3.3 Zellzahl in der 2. Fraktion von 42 BAL in Abhängigkeit vom Keimnachweis.
Dargestellt sind die Ergebnisse für BALF ohne (Keim-) und mit (Keim+, >102 cfu/ml) Nachweis
pathogener Keime. Letztere wurden auch nach der Konzentration der Keime aufgeschlüsselt.
Die aufgeführten p-Werte beziehen sich jeweils auf das Kollektiv ohne Nachweis pathogener
Keime.
Keim- Keim+ >102-103 cfu/ml >103-104 cfu/ml >104-105 cfu/ml >105 cfu/ml
Minimum (Zellen/µl) 0 100 100 100 400 500
Median (Zellen/µl) 200 500 300 450 600 850
Maximum (Zellen/µl) 2400 2850 800 2600 900 2850
p (Vergleich mit Keim-)= ≤0.05 0.7022 0.3327 0.0570 ≤0.02
26
Keim- Keim+10 2
10 3
10 4
Keimnachweis
Zellz
ahl (
Zelle
n/µl
)
Abbildung 3.8 Darstellung der Zellzahl für die zweite Fraktion von 42 BAL, abhängig vom
Nachweis pathogener Keime (Keim-: kein Nachweis pathogener Keime, Keim+: pathogene
Keime nachgewiesen, >102 cfu/ml). Zusätzlich sind die Mediane aufgetragen.
10 2
10 3
10 4
>102-103 >103-104 >104-105 >105
Keimkonzentration (cfu/ml)
Zellz
ahl (
Zelle
n/µl
)
Abbildung 3.9 Darstellung der Zellzahl in der zweiten BAL-Fraktion von 23 BAL mit Nachweis
pathogener Keime, in Abhängigkeit von der Konzentration des jeweiligen Keims (in cfu/ml).
Jede Markierung stellt eine BAL mit der dazugehörigen Keimkonzentration (X-Achse) und
Zellzahl (in Zellen pro µl, Y-Achse) dar. Zusätzlich sind die Mediane aufgetragen.
27
In der 3. Fraktion zeigten sich ebenfalls eher höhere Zellzahlen bei höheren
Keimkonzentrationen in der BAL, hier ergaben sich aber keine signifikanten
Abweichungen (Tab. 3.4, Abb. 3.10-11).
Tabelle 3.4 Zellzahl in der 3. Fraktion von 41 BAL in Abhängigkeit vom Keimnachweis.
Dargestellt sind die Ergebnisse für BALF ohne (Keim-) und mit (Keim+, >102 cfu/ml) Nachweis
pathogener Keime. Letztere wurden auch nach der Konzentration der Keime aufgeschlüsselt.
Die aufgeführten p-Werte beziehen sich jeweils auf das Kollektiv ohne Nachweis pathogener
Keime.
Keim- Keim+ >102-103 cfu/ml >103-104 cfu/ml >104-105 cfu/ml >105 cfu/ml
Minimum (Zellen/µl) 100 100 100 200 300 300
Median (Zellen/µl) 200 400 300 350 800 500
Maximum (Zellen/µl) 2000 1200 500 1100 1200 1100 p (Vergleich mit
Keim-)= 0.11 0.72 0.42 0.11 0.12
Keim- Keim+10 2
10 3
10 4
Keimnachweis
Zellz
ahl (
Zelle
n/µl
)
Abbildung 3.10 Darstellung der Zellzahl für die dritte Fraktion von 41 BAL, abhängig vom
Nachweis pathogener Keime (Keim-: kein Nachweis pathogener Keime, Keim+: pathogene
Keime nachgewiesen, >102 cfu/ml). Zusätzlich sind die Mediane aufgetragen.
28
10 2
10 3
10 4
>102-103 >103-104 >104-105 >105
Keimkonzentration (cfu/ml)
Zellz
ahl (
Zelle
n/µl
)
Abbildung 3.11 Darstellung der Zellzahl in der dritten BAL-Fraktion von 21 BAL mit Nachweis
pathogener Keime, in Abhängigkeit von der Konzentration des jeweiligen Keims (in cfu/ml).
Jede Markierung stellt eine BAL mit der dazugehörigen Keimkonzentration (X-Achse) und
Zellzahl (in Zellen pro µl, Y-Achse) dar. Zusätzlich sind die Mediane aufgetragen.
3.4.2 Auswirkungen auf die Differentialzytologie
45 BAL wurden sowohl mikrobiologisch ausgewertet, als auch auf ihre
Differentialzytologie hin untersucht. Dabei handelte es sich um 23 Lavagen mit
und um 22 Lavagen ohne potentiell pathogene Keime. Auch hier wurden die
beiden Lavagen, die Pneumocystis carinii bzw. Chlamydia pneumoniae
enthielten, nicht mitgewertet, da mittels PCR keine Keimkonzentrationen
ermittelt werden konnte. Daher gingen 21 Keim-positive Lavagen in die
Berechnung der folgenden Ergebnisse mit ein. Es wurden pro Fraktion jeweils
2x 500 Zellen ausgezählt und die Ergebnisse gemittelt. Ausdifferenziert wurden
Neutrophile, Lymphozyten, Alveolarmakrophagen und Eosinophile. Da sich,
aufgrund der unterschiedlichen Präparatqualität, nicht immer alle drei
Fraktionen differentialzytologisch auswerten ließen, sind im folgenden die
Anzahlen der jeweils ausgezählten Lavagen bzw. die Anzahlen der Lavagen mit
positivem Keimnachweis für jede Fraktion aufgeführt. Für die erste Fraktion
ließen sich 37 Lavagen auswerten, davon zeigten 18 einen positiven
Keimnachweis. In der zweiten wurden 39 Lavagen ausgezählt, davon ergaben
29
21 einen Nachweis potentiell pathogener Keime. In die Berechnungen für die
dritte Fraktion gingen 37 Lavagen ein, in 18 wurden Bakterien gefunden.
3.4.2.1 Neutrophile Granulozyten
Der Anteil der neutrophilen Granulozyten der ersten Fraktion in den BAL mit
positivem Keimnachweis wich signifikant von dem der Keim-negativen BAL ab
(p ≤ 0,01).
Der Median für den Neutrophilenanteil betrug für die Gruppe mit Keimwachstum
67,4 %, für die Gruppe ohne Keimwachstum 25,4%. Noch deutlichere
Abweichungen konnten für höhere Keimkonzentrationen im Vergleich zur
Gruppe der Lavagen ohne Bakteriennachweis ermittelt werden (Tab. 3.5, Abb.
3.12-13).
Tabelle 3.5 Anteil der neutrophilen Granulozyten an der Differentialzytologie in der 1. Fraktion
von 37 BAL in Abhängigkeit vom Keimnachweis. Dargestellt sind die Ergebnisse für BALF ohne
(Keim-) und mit (Keim+, >102 cfu/ml) Nachweis pathogener Keime. Letztere wurden auch nach
der Konzentration der Keime aufgeschlüsselt. Die aufgeführten p-Werte beziehen sich jeweils
auf das Kollektiv ohne Nachweis pathogener Keime.
Keim- Keim+ >102-103 cfu/ml >103-104 cfu/ml >104-105 cfu/ml >105 cfu/ml
Minimum (Neutrophile in %) 2.3 5.0 5.0 12.9 47.5 10.0
Median (Neutrophile in %) 25.4 67.4 36.15 49.05 83.05 71.5
Maximum (Neutrophile in %) 86.1 92.8 77.8 85.2 85.1 92.8
p (Vergleich mit Keim-)= ≤0.01 0.46 0.47 ≤0.02 ≤0.02
30
Keim- Keim+0
25
50
75
100
Keimnachweis
Neu
trop
hile
(%)
Abbildung 3.12 Darstellung des Anteils der Neutrophilen Granulozyten (in %) an der
Differentialzytologie für die 1. Fraktion von 37 BAL, abhängig vom Ergebnis der Kultur. (Keim-:
kein Nachweis pathogener Keime, Keim+: pathogene Keime nachgewiesen, >102 cfu/ml).
Zusätzlich sind die Mediane aufgetragen.
0
25
50
75
100
>102-103 >103-104 >104-105 >105
Keimkonzentration (cfu/ml)
Neu
trop
hile
(%)
Abbildung 3.13 Darstellung des Anteils der Neutrophilen Granulozyten (in %) in der 1. BAL-
Fraktion von 18 BAL mit Nachweis pathogener Keime, in Abhängigkeit von der
Keimkonzentration (in cfu/ml). Zusätzlich sind die Mediane aufgetragen.
31
Signifikante Unterschiede ergaben sich für die Keimkonzentrationen 104 bis 105
cfu/ml (p ≤ 0,02) und >105 Keime pro ml (p ≤ 0,02), jeweils bezogen auf die
Gruppe ohne Wachstum pathogener Keime.
Berechnete man Median und Interquartile getrennt für Patienten mit Besiedlung
der unteren Atemwege, also mit einer Keimkonzentration in der BALF >103
cfu/ml, und für Patienten ohne Kolonisation der Lunge (Keimkonzentration ≤103
cfu/ml), so lag das 1. Quartil der Gruppe mit Kolonisation über dem 3. Quartil
der Gruppe ohne Besiedlung, so dass sich hier eine ausreichende Trennschärfe
ergab. Im Mann-Whitney-Test erwies sich dieser Unterschied als signifikant (p ≤
0,001) (Abb.3.14).
0
25
50
75
100
≤ 10³ cfu/ml > 10³ cfu/ml
p ≤ 0,001
Keimnachweis
Neu
trop
hile
(%)
Abbildung 3.14 Anteil der Neutrophilen Granulozyten (in %) an der Differentialzytologie in der
ersten BAL-Fraktion von 37 BAL. Dargestellt sind Median, Interquartile und Range für BAL ohne
(≤103 cfu/ml) und mit Besiedlung (>103 cfu/ml) der unteren Atemwege.
Auch in der zweiten Fraktion zeigten sich mit steigender Keimkonzentration
höhere Neutrophilen-Anteile und damit eine mit der Keimkonzentration
wachsende Differenz zum Kollektiv ohne Keimnachweis. Ein signifikanter
Unterschied ergab sich nur für den Vergleich zwischen der Gruppe mit > 105
cfu/ml und der Gruppe ohne Keimnachweis (p≤0,02) (Tab. 3.6, Abb. 3.15-16).
32
Tabelle 3.6 Anteil der neutrophilen Granulozyten an der Differentialzytologie in der 2. Fraktion
von 39 BAL in Abhängigkeit vom Keimnachweis. Dargestellt sind die Ergebnisse für BALF ohne
(Keim-) und mit (Keim+, >102 cfu/ml) Nachweis pathogener Keime. Letztere wurden auch nach
der Konzentration der Keime aufgeschlüsselt. Die aufgeführten p-Werte beziehen sich jeweils
auf das Kollektiv ohne Nachweis pathogener Keime.
Keim- Keim+ >102-103 cfu/ml >103-104 cfu/ml >104-105 cfu/ml >105 cfu/ml Minimum
(Neutrophile in %) 2.1 0.3 2.6 2.5 2.5 4.9
Median (Neutrophile in %) 3.8 19.45 6.6 42.3 39.9 45.9
Maximum (Neutrophile in %) 58.3 93.7 30.2 82.0 61.3 93.7
p (Vergleich mit Keim-)= 0.09 0.51 0.60 0.14 ≤0.02
Keim- Keim+0
25
50
75
100
Keimnachweis
Neu
trop
hile
(%)
Abbildung 3.15 Darstellung des Anteils der Neutrophilen Granulozyten (in %) für die zweite
Fraktion von 39 BAL, abhängig vom Ergebnis der Kultur (Keim-: kein Nachweis pathogener
Keime, Keim+: pathogene Keime nachgewiesen, >102 cfu/ml). Zusätzlich sind die Mediane
aufgetragen.
33
0
25
50
75
100
>102-103 >103-104 >104-105 >105
Keimkonzentration (cfu/ml)
Neu
trop
hile
(%)
Abbildung 3.16 Darstellung des Anteils der Neutrophilen Granulozyten (in %) in der zweiten
BAL-Fraktion von 21 BAL mit Nachweis pathogener Keime, in Abhängigkeit von der
Konzentration des jeweiligen Keims (in cfu/ml). Zusätzlich sind die Mediane aufgetragen.
Bei den für die dritte Fraktion ausgezählten 37 Lavagen war keine Tendenz zu
höheren Neutrophilen-Anteilen bei steigender Keimkonzentration erkennbar,
hier resultierten ebenfalls keine Signifikanzen.
Tabelle 3.7 Anteil der neutrophilen Granulozyten an der Differentialzytologie in der 3. Fraktion
von 37 BAL in Abhängigkeit vom Keimnachweis. Dargestellt sind die Ergebnisse für BALF ohne
(Keim-) und mit (Keim+, >102 cfu/ml) Nachweis pathogener Keime. Letztere wurden auch nach
der Konzentration der Keime aufgeschlüsselt. Die aufgeführten p-Werte beziehen sich jeweils
auf das Kollektiv ohne Nachweis pathogener Keime.
Keim- Keim+ >102-103 cfu/ml >103-104 cfu/ml >104-105 cfu/ml >105 cfu/ml Minimum
(Neutrophile in %) 0.3 0.5 0.5 2.0 7.0 2.6
Median (Neutrophile in %) 3.7 6.7 4.0 6.4 7,8 4,9
Maximum (Neutrophile in %) 70.7 58.0 54.6 55.7 28.5 58.0
p (Vergleich mit Keim-)= 0.12 0.93 0.72 0.07 0.29
34
Keim- Keim+0
25
50
75
100
Keimnachweis
Neu
trop
hile
(%)
Abbildung 3.17 Darstellung des Anteils der neutrophilen Granulozyten (in %) für die dritte
Fraktion von 37 BAL, abhängig vom Ergebnis der Kultur (Keim-: kein Nachweis pathogener
Keime, Keim+: pathogene Keime nachgewiesen, >102 cfu/ml). Zusätzlich sind die Mediane
aufgetragen.
0
25
50
75
100
>102-103 >103-104 >104-105 >105
Keimkonzentration (cfu/ml)
Neu
trop
hile
(%)
Abbildung 3.18 Darstellung des Anteils der Neutrophilen Granulozyten (in %) in der dritten
BAL-Fraktion von 18 BAL mit Nachweis pathogener Keime, in Abhängigkeit von der
Konzentration des jeweiligen Keims (in cfu/ml). Zusätzlich sind die Mediane aufgetragen.
35
3.4.2.2 Alveolarmakrophagen
Der Anteil der Alveolarmakrophagen in der ersten Fraktion zeigte sich bei Keim-
negativen Lavagen signifikant höher als bei Keim-positiven Lavagen (p≤ 0,04).
Aufgeschlüsselt nach Keimkonzentrationen ergab sich der geringste Anteil in
der Gruppe mit einer Keimkonzentration von >104 bis 105 cfu/ml (Tab. 3.8, Abb.
3.19-20).
Tabelle 3.8 Anteil der Alveolarmakrophagen an der Differentialzytologie in der 1. Fraktion von
37 BAL in Abhängigkeit vom Keimnachweis. Dargestellt sind die Ergebnisse für BALF ohne
(Keim-) und mit (Keim+, >102 cfu/ml) Nachweis pathogener Keime. Letztere wurden auch nach
der Konzentration der Keime aufgeschlüsselt. Die aufgeführten p-Werte beziehen sich jeweils
auf das Kollektiv ohne Nachweis pathogener Keime.
Keim- Keim+ >102-103 cfu/ml >103-104 cfu/ml >104-105 cfu/ml >105 cfu/ml Minimum
(Makrophagen in %) 3.0 1.0 7.7 6.8 1.7 1.0
Median (Makrophagen in %) 50,3 15.8 38.2 41.3 6.9 12,8
Maximum (Makrophagen in %) 80.6 87.1 80.4 75.7 26.7 87.1
p (Vergleich mit Keim-)= ≤0.04 0.55 0.86 ≤0.02 0.07
Keim- Keim+0
25
50
75
100
Keimnachweis
Mak
roph
agen
(%)
Abbildung 3.19 Darstellung des Anteils der Alveolarmakrophagen (in %) für die erste Fraktion
von 37 BAL, abhängig vom Ergebnis der Kultur (Keim-: kein Nachweis pathogener Keime,
Keim+: pathogene Keime nachgewiesen, >102 cfu/ml). Zusätzlich sind die Mediane
aufgetragen.
36
0
25
50
75
100
>102-103 >103-104 >104-105 >105
Keimkonzentration (cfu/ml)
Mak
roph
agen
(%)
Abbildung 3.20 Darstellung des Anteils der Alveolarmakrophagen (in %) in der ersten BAL-
Fraktion von 18 BAL mit Nachweis pathogener Keime, in Abhängigkeit von der Konzentration
des jeweiligen Keims (in cfu/ml). Zusätzlich sind die Mediane aufgetragen.
In der zweiten Fraktion fiel der Anteil an Alveolarmakrophagen mit ansteigender
Keimkonzentration. Der niedrigste Median von 15 % fand sich für die
Keimkonzentration > 105 cfu/ml. Es ergab sich aber auch in dieser Untergruppe
kein signifikanter Unterschied zum Kollektiv ohne Nachweis pathogener Keime.
(p = 0.06) (Tab. 3.9, Abb. 3.21-22).
Tabelle 3.9 Anteil der Alveolarmakrophagen an der Differentialzytologie in der 2. Fraktion von
39 BAL in Abhängigkeit vom Keimnachweis. Dargestellt sind die Ergebnisse für BALF ohne
(Keim-) und mit (Keim+, >102 cfu/ml) Nachweis pathogener Keime. Letztere wurden auch nach
der Konzentration der Keime aufgeschlüsselt. Die aufgeführten p-Werte beziehen sich jeweils
auf das Kollektiv ohne Nachweis pathogener Keime.
Keim- Keim+ >102-103 cfu/ml >103-104 cfu/ml >104-105 cfu/ml >105 cfu/ml Minimum
(Makrophagen in %) 5,7 3,9 12.7 10.0 15.7 3.9
Median (Makrophagen in %) 75.7 48.2 57.5 51.3 32.1 15.0
Maximum (Makrophagen in %) 92.5 92.5 82.4 92.5 66.4 66.5
p (Vergleich mit Keim-)= 0.22 0.90 0.96 0.31 0.06
37
Keim- Keim+0
25
50
75
100
Keimnachweis
Mak
roph
agen
(%)
Abbildung 3.21 Darstellung des Anteils der Alveolarmakrophagen (in %) für die zweite Fraktion
von 39 BAL, abhängig vom Ergebnis der Kultur (Keim-: kein Nachweis pathogener Keime,
Keim+: pathogene Keime nachgewiesen, >102 cfu/ml). Zusätzlich sind die Mediane
aufgetragen.
0
25
50
75
100
>102-103 >103-104 >104-105 >105
Keimkonzentration (cfu/ml)
Mak
roph
agen
(%)
Abbildung 3.22 Darstellung des Anteils der Alveolarmakrophagen (in %) in der zweiten BAL-
Fraktion von 21 BAL mit Nachweis pathogener Keime, in Abhängigkeit von der Konzentration
des jeweiligen Keims (in cfu/ml). Zusätzlich sind die Mediane aufgetragen.
38
Die dritte Fraktion erbrachte deutlich niedrigere Makrophagen-Anteile für
Keimkonzentrationen >104 cfu/ml, in Bezug zur Gruppe ohne Keimwachstum
waren aber keine signifikanten Unterschiede nachzuweisen (Tab. 3.10, Abb.
3.23-24).
Tabelle 3.10 Anteil der Alveolarmakrophagen an der Differentialzytologie in der 3. Fraktion von
39 BAL in Abhängigkeit vom Keimnachweis. Dargestellt sind die Ergebnisse für BALF ohne
(Keim-) und mit (Keim+, >102 cfu/ml) Nachweis pathogener Keime. Letztere wurden auch nach
der Konzentration der Keime aufgeschlüsselt. Die aufgeführten p-Werte beziehen sich jeweils
auf das Kollektiv ohne Nachweis pathogener Keime.
Keim- Keim+ >102-103 cfu/ml >103-104 cfu/ml >104-105 cfu/ml >105 cfu/ml Minimum
(Makrophagen in %) 4.7 7.6 7.6 30.9 22.6 14.2
Median (Makrophagen in %) 74.4 55.4 73.9 72.7 25.7 35.1
Maximum (Makrophagen in %) 97.7 90.3 85.2 90.3 49.2 76.2
p (Vergleich mit Keim-)= 0.27 0.82 0.89 0.13 0.23
Keim- Keim+0
25
50
75
100
Keimnachweis
Mak
roph
agen
(%)
Abbildung 3.23 Darstellung des Anteils der Alveolarmakrophagen (in %) für die dritte Fraktion
von 37 BAL, abhängig vom Ergebnis der Kultur (Keim-: kein Nachweis pathogener Keime,
Keim+: pathogene Keime nachgewiesen, >102 cfu/ml). Zusätzlich sind die Mediane
aufgetragen.
39
0
25
50
75
100
>102-103 >103-104 >104-105 >105
Keimkonzentration (cfu/ml)
Mak
roph
agen
(%)
Abbildung 3.24 Darstellung des Anteils der Alveolarmakrophagen (in %) in der dritten BAL-
Fraktion von 18 BAL mit Nachweis pathogener Keime, in Abhängigkeit von der Konzentration
des jeweiligen Keims (in cfu/ml). Zusätzlich sind die Mediane aufgetragen.
3.4.2.3 Lymphozyten
Der Anteil der Lymphozyten in der Differentialzytologie zeigte sich für
Keimkonzentrationen über 103 cfu/ml eher geringer als für Lavagen mit
niedrigerem bzw. ohne Keimnachweis. Es konnten aber keine signifikanten
Unterschiede gefunden werden. (Tab. 3.11, Abb. 3.25-26)
Tabelle 3.11 Anteil der Lymphozyten an der Differentialzytologie in der 1. Fraktion von 37 BAL
in Abhängigkeit vom Keimnachweis. Dargestellt sind die Ergebnisse für BALF ohne (Keim-) und
mit (Keim+, >102 cfu/ml) Nachweis pathogener Keime. Letztere wurden auch nach der
Konzentration der Keime aufgeschlüsselt. Die aufgeführten p-Werte beziehen sich jeweils auf
das Kollektiv ohne Nachweis pathogener Keime.
Keim- Keim+ >102-103 cfu/ml >103-104 cfu/ml >104-105 cfu/ml >105 cfu/ml Minimum
(Lymphozyten in %) 6.9 2.6 12.8 8.1 9.4 2.6
Median (Lymphozyten in %) 18.1 13.1 19.8 9.8 11.9 12.3
Maximum (Lymphozyten in %) 68.0 55.2 47.8 11.5 25.9 55.2
p (Vergleich mit Keim-)= 0.40 0.59 0.19 0.33 0.43
40
Keim- Keim+0
25
50
75
100
Keimnachweis
Lym
phoz
yten
(%)
Abbildung 3.25 Darstellung des Anteils der Lymphozyten (in %) für die erste Fraktion von 37
BAL, abhängig vom Ergebnis der Kultur (Keim-: kein Nachweis pathogener Keime, Keim+:
pathogene Keime nachgewiesen, >102 cfu/ml). Zusätzlich sind die Mediane aufgetragen.
0
25
50
75
100
>102-103 >103-104 >104-105 >105
Keimkonzentration (cfu/ml)
Lym
phoz
yten
(%)
Abbildung 3.26 Darstellung des Anteils der Lymphozyten (in %) in der ersten BAL-Fraktion von
18 BAL mit Nachweis pathogener Keime, in Abhängigkeit von der Konzentration des jeweiligen
Keims (in cfu/ml). Zusätzlich sind die Mediane aufgetragen.
In der zweiten Fraktion zeigte sich bezüglich des Lymphozytenanteils kein
eindeutiger Trend. Zwar war der Anteil an Lymphozyten in den Lavagen mit
41
einer Keimkonzentration von >103 bis 104 cfu/ml niedriger als in den Lavagen
ohne oder mit geringerem Keimnachweis, für höhere Keimkonzentrationen
ließen sich dann aber auch wieder höhere Lymphozytenzahlen nachweisen
(Tab. 3.12, Abb. 3.27-28).
Tabelle 3.12 Anteil der Lymphozyten an der Differentialzytologie in der 2. Fraktion von 39 BAL
in Abhängigkeit vom Keimnachweis. Dargestellt sind die Ergebnisse für BALF ohne (Keim-) und
mit (Keim+, >102 cfu/ml) Nachweis pathogener Keime. Letztere wurden auch nach der
Konzentration der Keime aufgeschlüsselt. Die aufgeführten p-Werte beziehen sich jeweils auf
das Kollektiv ohne Nachweis pathogener Keime.
Keim- Keim+ >102-103 cfu/ml >103-104 cfu/ml >104-105 cfu/ml >105 cfu/ml Minimum
(Lymphozyten in %) 7.1 2.3 14.8 4.9 6.5 2.3
Median (Lymphozyten in %) 24.5 26.3 30.4 8.0 30.7 21.3
Maximum (Lymphozyten in %) 83.2 78.2 57.3 26.4 54.8 78.2
p (Vergleich mit Keim-)= 0.55 0.72 0.12 0.85 0.33
Keim- Keim+0
25
50
75
100
Keimnachweis
Lym
phoz
yten
(%)
Abbildung 3.27 Darstellung des Anteils der Lymphozyten (in %) für die zweite Fraktion von 39
BAL, abhängig vom Ergebnis der Kultur (Keim-: kein Nachweis pathogener Keime, Keim+:
pathogene Keime nachgewiesen, >102 cfu/ml). Zusätzlich sind die Mediane aufgetragen.
42
0
25
50
75
100
>102-103 >103-104 >104-105 >105
Keimkonzentration (cfu/ml)
Lym
phoz
yten
(%)
Abbildung 3.28 Darstellung des Anteils der Lymphozyten (in %) in der zweiten BAL-Fraktion
von 21 BAL mit Nachweis pathogener Keime, in Abhängigkeit von der Konzentration des
jeweiligen Keims (in cfu/ml). Zusätzlich sind die Mediane aufgetragen.
In der dritten Fraktion lag der Anteil der Lymphozyten in den Präparaten der
Gruppe der Patienten mit einem Keimnachweis von >104 –105 cfu/ml deutlich,
aber nicht signifikant (p = 0,055) höher als in den anderen Gruppen. Bei
Patienten mit mehr als 105 cfu/ml in der BAL lag der Lymphozytenanteil
niedriger (Tab. 3.13, Abb. 3.29-30).
Tabelle 3.13 Anteil der Lymphozyten an der Differentialzytologie in der 3. Fraktion von 37 BAL
in Abhängigkeit vom Keimnachweis. Dargestellt sind die Ergebnisse für BALF ohne (Keim-) und
mit (Keim+, >102 cfu/ml) Nachweis pathogener Keime. Letztere wurden auch nach der
Konzentration der Keime aufgeschlüsselt. Die aufgeführten p-Werte beziehen sich jeweils auf
das Kollektiv ohne Nachweis pathogener Keime.
Keim- Keim+ >102-103 cfu/ml >103-104 cfu/ml >104-105 cfu/ml >105 cfu/ml Minimum
(Lymphozyten in %) 2.0 7.0 11.7 7.6 42.0 7.0
Median (Lymphozyten in %) 21.7 21.7 15.0 13.5 48.7 22.5
Maximum (Lymphozyten in %) 85.6 76.5 43.3 20.9 64.4 76.5
p (Vergleich mit Keim-)= 0.76 0.81 0.27 0.06 0.67
43
Keim- Keim+0
25
50
75
100
Keimnachweis
Lym
phoz
yten
(%)
Abbildung 3.29 Darstellung des Anteils der Lymphozyten (in %) für die dritte Fraktion von 37
BAL, abhängig vom Ergebnis der Kultur (Keim-: kein Nachweis pathogener Keime, Keim+:
pathogene Keime nachgewiesen, >102 cfu/ml). Zusätzlich sind die Mediane aufgetragen.
0
25
50
75
100
>102-103 >103-104 >104-105 >105
Keimkonzentration (cfu/ml)
Lym
phoz
yten
(%)
Abbildung 3.30 Darstellung des Anteils der Lymphozyten (in %) in der dritten BAL-Fraktion von
18 BAL mit Nachweis pathogener Keime, in Abhängigkeit von der Konzentration des jeweiligen
Keims (in cfu/ml). Zusätzlich sind die Mediane aufgetragen.
44
3.4.3 Der Anteil der Neutrophilen Granulozyten in der Differentialzytologie als Hinweis auf eine Kolonisierung der unteren Luftwege
Es sollte überprüft werden, ob man von einem erhöhten Anteil der Neutrophilen
Granulozyten an der Differentialzytologie auf das Vorliegen einer Kolonisierung
der unteren Atemwege schließen konnte. Dazu wurden Spezifität, Sensitivität
und prädiktive Werte für verschiedene Neutrophilengrenzwerte (Cut-offs)
berechnet.
Als Cut-off wurde der Median des Neutrophilenanteils bei BALF mit
nachgewiesener Kolonisation, 75%, und weitere Grenzwerte im 10%-Abstand
gewählt. Mit zunehmendem Cut-off stiegen Sensitivität und negativer prädiktiver
Wert, während die Spezifität und der negative prädiktive Wert abfielen. Diese
Daten zeigten, dass eine Vorhersage einer möglichen Besiedlung der unteren
Atemwege mittels BALF-Differentialzytologie nur bedingt möglich ist. Bei einem
Cut-off von 45% kann eine Kolonisation bei negativem Testausfall immer noch
nicht völlig ausgeschlossen werden, ein positiver Ausfall macht praktisch keine
Aussage zur Situation in den unteren Luftwegen. Wählt man einen Grenzwert
von 85% irrt man bei positivem Testausfall zwar nur in 25% der Fälle, die
gewünschte Möglichkeit des sicheren Ausschlusses einer Besiedlung bei
negativem Testausfall ist aber hier noch weniger gegeben.
Zur Vorhersage von Keimkonzentrationen >104 cfu/ml ist der Neutrophilenanteil
eher geeignet. Bei einem Cut-off von 45% Neutrophilen Granulozyten in der
Differentialzytologie ergab sich eine Sensitivität von 90%, eine Spezifität von
69,7%, ein positiver prädiktiver Wert von 47,3% und ein negativer prädiktiver
Wert von 95,9%. Somit war ein Neutrophilenanteil von <45% in der Lage, eine
Keimkonzentration von >104 cfu/ml mehr oder weniger auszuschließen.
45
Tabelle 3.14 Neutrophilenanteil in der Differentialzytologie als Testverfahren auf eine
mögliche Kolonisation der unteren Atemwege (Keimkonzentration in der BALF >103 cfu/ml).
Ergebnisse für verschiedene Grenzwerte (Cut-off) in %; pos. P. Wert = positiver prädiktiver
Wert; neg. p. Wert = negativer prädiktiver Wert
Cut-off 45% 55% 65% 75% 85%
Sensitivität 83.3 75.0 75.0 58.3 25.0
Spezifität 70.9 77.4 83.9 90.3 96.8
pos.p.Wert 52.6 56.3 64.3 70.0 75.0
neg.p.Wert 91.6 88.9 89.7 84.9 76.9
3.5 Untersuchung möglicher Einflussgrößen auf den Verlauf
der Körpertemperatur im Anschluss an eine BAL
Bei 31 Patienten wurde die Temperaturentwicklung mit durchschnittlich 5,8
Messungen über 8 Stunden verfolgt. Zwei dieser Kinder wurden bei der Analyse
der Daten nicht berücksichtigt, weil bei Ihnen eine deutliche
Temperaturerhöhung am Tag nach der Bronchoskopie gemessen wurde. Als
relevante Temperaturerhöhung wurden Werte über 39°C oder Steigerungen der
Körpertemperatur um mindestens 2°C gewertet.
Fünf Kinder entwickelten Temperaturen über 39°C, zwei weitere wiesen
Temperaturerhöhungen von über 2°C auf, ihre Körpertemperatur blieb aber
unter 39°C.
3.5.1 Bedeutung der bronchoalveolären Keimbesiedlung
In allen Lavagen der Patienten mit signifikanter Temperaturerhöhung wurden
pathogene Keime nachgewiesen (Tab. 3.15). Zwei dieser Keime konnten auch
im Rachenabstrich gefunden werden. Ein anderer Keim wuchs sowohl in der
BAL als auch in der Blutkultur.
46
Tabelle 3.15 Darstellung der Ergebnisse der BAL-Kultur bei auffiebernden Kindern (>39°C oder
+ ≥ 2°C)
1) S. pneumoniae >102 - 103 Keime/ml
H. parainfluenzae >102 - 103 Keime/ml
KG obere LW (3) >103 -104 Keime/ml
2) H. influenzae > 105 Keime/ml
S. pneumoniae >103 -104 Keime/ml (1)
3) S. pneumoniae, >103 - 104/ml (1)
H. influenzae >104 - 105/ml
KG obere LW (3) >104 - 105/ml
4) S. pneumoniae >105/ml
KG obere Luftwege (3), >104 -105/ml
5) H. influenzae >104 - 105/µl
6) Moraxella katharralis, >103 - 104/ml (2)
7) S. pneumoniae, >102 -103/ml
H. influenzae, >102 -103/ml (1) Keim auch im Rachenabstrich nachweisbar (2) Keim auch in der Blutkultur nachweisbar (3) Keimgemisch der oberen Luftwege
In den 22 Lavagen der Kinder ohne Temperaturanstieg wurden 11x pathogene
Keime gefunden. In den anderen 11 Lavagen wuchsen keine Keime oder ein
Keimgemisch der oberen Luftwege.
Trug man die höchste im Beobachtungszeitraum gemessene Temperatur
gegen die nachgewiesene Keimkonzentration in der BAL auf, ergab sich eine
Anstiegstendenz der Temperatur mit Zunahme der Konzentration pathogener
Keime in der BALF. Die höchsten Temperaturen wurden bei
Keimkonzentrationen von >104 –105 cfu/ml gemessen. Die Temperaturen der
Patienten mit einer Konzentration von >105 cfu/ml lagen unter denen des
Kollektivs mit >104 – 105 cfu/ml, aber über den Temperaturen aller anderen
Gruppen. Verglich man statt der absoluten Temperaturen den Anstieg in Bezug
zur Körpertemperatur vor der Bronchoskopie, ergaben sich ähnliche
Ergebnisse.
47
Unterteilte man das Kollektiv in eine Gruppe mit Kolonisierung der Lunge mit
pathogenen Bakterien und ein Gruppe ohne Kolonisation, ergab sich für die
Patienten mit Kolonisation ein signifikant höherer Temperaturanstieg (p≤0,04)
Das Relative Risiko Aufzufiebern lag für Kinder mit Lungenbesiedlung bei 5,0
(95% Konfidenzintervall:1,13 –22,11; p < 0,03) (Abb. 3.31 – 33).
36
37
38
39
40
>102-103 >103-104 >104-105 >105Keim-
Keimnachweis (cfu/ml)
höch
ste
gem
esse
neTe
mpe
ratu
r (°
C)
Abbildung 3.31 Darstellung der höchsten im Beobachtungszeitraum gemessenen Temperatur
(y-Achse) in Abhängigkeit vom Keimnachweis in der BAL (x-Achse). Keim-: keine pathogenen
Keime in der BALF nachgewiesen
48
0
1
2
3
4
>102-103 >103-104 >104-105 >105Keim-
Keimnachweis (cfu/ml)
Tem
pera
tura
nstie
g(∆
°C)
Abbildung 3.32 Darstellung des Temperaturanstiegs, d.h. der Differenz aus der vor der BAL
gemessenen Temperatur und der höchsten Temperatur im Beobachtungszeitraum, abhängig
vom Keimnachweis in der BAL. Keim-: keine pathogenen Keime in der BALF nachgewiesen
0
1
2
3
4
≤ 10³ cfu/ml > 10³ cfu/ml
p ≤ 0,04
Keimnachweis in BALF
Tem
pera
tura
nstie
g(∆
°C)
Abbildung 3.33 Darstellung des Temperaturanstiegs, d.h. der Differenz aus der vor der BAL
gemessenen Temperatur und der höchsten beobachteten Temperatur, für Kinder ohne
(Keimkonzentration ≤103 cfu/ml) und für Kinder mit Lungenkolonisation (Keimkonzentration >103
cfu/ml).
49
3.5.2 Bedeutung der Pharynxbesiedlung
Auf drei der bei fiebernden Patienten genommenen Rachenabstrichen konnten
pathogene Keime angezüchtet werden, also bei 42,9%. Dabei handelte es sich
zweimal um S. pneumoniae und einmal um β-hämolysierende Streptokokken
der Gruppe A.
Auf den Rachenabstrichen des Kollektivs ohne Temperatur-Erhöhung fand sich
in sechs von 23 Fällen eine Besiedlung mit pathogenen Keimen, das entspricht
26,1%.
Patienten, die im Anschluss an eine BAL eine Temperaturerhöhung zeigten,
wiesen also häufiger pathogene Keime im Rachenabstrich auf.
3.5.3 Möglicher Einfluss einer Bakteriämie
In einem Blutkulturen-Paar der Fieber-Gruppe, wie auch in der dazugehörigen
BALF, wuchs Moraxella katharrhalis, in allen anderen Blutkultur-Flaschen zeigte
sich kein Keimwachstum.
In der Gruppe ohne Temperatur-Entwicklung konnten bei 17 Kindern zwei
Blutkulturen und bei einem weiteren Kind eine Blutkultur gewonnen werden. In
letzterer wurde H. influenzae nachgewiesen, alle anderen blieben steril.
3.5.4 Weitere mögliche Einflussgrößen
3.5.4.1 Zellzahl und Zytologie
Der Median der Zellzahl betrug im Fieber-Kollektiv 500 Zellen/µl, in der Gruppe
der nicht auffiebernden Kinder 400 Zellen/µl. Die beiden Gruppen
unterschieden sich in Hinblick auf die Zellzahl nicht signifikant (p = 0,55).
Auch in der Differentialzytologie ergaben sich keine wesentlichen Unterschiede
(Tab. 3.16).
50
Tabelle 3.16 Ergebnisse der Differentialzytologie für Kinder mit und ohne Temperaturerhöhung
im Anschluss an eine BAL, dargestellt sind Mediane für den jeweiligen Anteil von Makrophagen,
Lymphozyten und neutrophile Granulozyten, sowie die Mediane für die Zellzahl.
Makrophagen (%)
Lymphozyten (%)
Neutrophile (%) Zellzahl/µl
Kinder mit Temperaturanstieg
(Median) 32,3 11,9 46,7 500
Kinder ohne Temperaturanstieg
(Median) 42,6 16,3 35,2 400
p = 0,97 0,48 0,61 0,55
3.5.4.2 Entzündungsparameter
In beiden Gruppen wurden als Entzündungsparameter die Leukozyten im Blut
und das C-reaktive Protein (CRP) im Serum bestimmt. Bezüglich dieser
Entzündungsparameter waren keine signifikanten Unterschiede auszumachen
(Tab. 3.17).
Tabelle 3.17 Zusammenstellung von Medianen und Range für Leukozyten im Blut und CRP im
Serum für die Gruppen der Patienten mit und ohne Auffiebern
Leukozyten (Median und Range in Zellen/mm³)
CRP (Median und Range in mg/dl)
Fieber 4700 - 7500 - 1600 0,6 - 1,15 - 2,3
Kein Fieber 4900 - 9700 - 23600 0,6 - 0,6 - 11,1
p = 0,1862 0,2955
3.5.4.3 BAL-Indikation
Von 10 Kindern, die mit der Indikation rezidivierende Pneumonien lavagiert
wurden, entwickelten 8 keine Temperaturerhöhung, ein Patient wies
51
Temperaturen über 39°C auf; ein weiterer zeigte nicht nur am Tag der
Bronchoskopie erhöhte Temperaturen, sondern auch am Folgetag.
Bei 2 von 8 Patienten, lavagiert wegen chronischem Husten, konnte eine
relevante Temperaturerhöhung protokolliert werden.
Von 9 Kindern, deren BAL wegen rezidivierenden obstruktiven Bronchitiden
durchgeführt wurde, fieberten 2 auf.
3.5.4.4 Alter der Patienten zum Zeitpunkt der Bronchoskopie
Kinder die im Anschluss an die Bronchoskopie auffieberten, waren jünger
(Mittelwert 47,4 Monate, 95%Konfidenzintervall: 32,7-62,1 Monate) als die
Patienten in der Gruppe ohne Temperaturerhöhung (Mittelwert: 80,6 Monate,
95%Konfidenzintervall: 56,4-104,8 Monate). Der Unterschied erwies sich jedoch
nicht als signifikant (p = 0,38).
3.6 Differenzen in den mikrobiologischen und
differentialzytologischen Ergebnissen je nach BAL-Indikation
3.6.1 Differenzen in der Keimbesiedlung zwischen Gruppen mit unterschiedlicher BAL-Indikation
Bei 15 Kindern lag eine Indikation für eine BAL aufgrund rezidivierender
Pneumonien vor. In sieben (46,7%) dieser BALF wurden potentiell pathogene
Keime nachgewiesen, in drei Fällen handelte es sich um Mischinfektionen mit
jeweils zwei potentiell pathogenen Keimen.
12 Patienten wurden wegen eines chronischen Hustens bronchoskopiert und
lavagiert, potentiell pathogene Bakterien wurden in sechs BALF (50%)
gefunden, es lagen zwei Mischinfektionen vor.
14 Lavagen wurden aufgrund rezidivierender, obstruktiver Bronchitiden
durchgeführt. Aus acht BALF (57,1%) waren potentiell pathogene Keime
anzüchtbar, in drei BALF wurden jeweils zwei Keime gefunden.
Es gab keine signifikanten Unterschiede hinsichtlich der vorkommenden
Keimspezies und der Keimkonzentrationen, in denen die Bakterien in der BALF
vorlagen.
52
3.6.2 Differenzen in der BAL-Zytologie zwischen Gruppen mit unterschiedlichen BAL-Indikationen
Die Zellzahl in der 1. und 2. Fraktion betrug die höchsten Werte für die BALF,
die mit der Indikation rezidivierende Pneumonien durchgeführt wurden. In der 3.
Fraktion ergaben sich keine nennenswerten Unterschiede zwischen den
einzelnen Indikationen.
Die Anteile der Neutrophilen Granulozyten fielen mit zunehmender Fraktion ab.
Die höchsten Werte wurden in der 1. Fraktion für BALF von Patienten mit
rezidivierenden Pneumonien gefunden (1,2% / 64,2% / 92,8%). Die Werte bei
Kindern mit rezidivierenden, obstruktiven Bronchitiden (10,6% / 54,05% /
85,2%) lagen darunter, die Ergebnisse bei Patienten mit chronischem Husten
(2,3% / 25,7% / 85,1%) erwiesen sich als noch niedriger.
In der 2. und 3. Fraktion lagen Mediane (ca. 2-9%) und Minima (ca. 0-2%) bei
allen Indikationen auf ähnlichem Niveau. Die Maxima bei BALF, die mit der
Indikation „rezidivierende Pneumonien“ durchgeführt wurden, lagen in beiden
Fraktionen höher, als bei aus anderen Indikationen durchgeführten BALF.
Der Anteil der Makrophagen nahm mit den Fraktionen zu. Die niedrigsten Werte
wurden in allen Fraktionen für BALF von Patienten mit rezidivierenden
Pneumonien gefunden (Mediane: 1.) 16,5%, 2.) 49,0%, 3.) 43,7%).
Die Mediane für BALF der Indikationen rezidivierende, obstruktive Bronchitiden
und chronischer Husten lagen in allen Fraktionen auf gleichem Niveau:
(1). 49,5% / 55,4%, 2.) 68,9 / 65,7%, 3.) 80,0 / 75,5%).
Bei Betrachtung der eosinophilen Granulozyten fielen keine auffälligen
Unterschiede auf.
Die Anteile der Lymphozyten lagen in der zweiten und dritten Fraktion
grundsätzlich etwas höher als in der ersten. Unterschiede bezüglich der
unterschiedlichen Indikationen gab es nicht
53
4 Diskussion
4.1 Recovery
Die Recovery gibt an, welcher Anteil der bei der Lavage instillierten
physiologischen Kochsalzlösung zurückgewonnen wurde und wird in der Regel
in Prozent angegeben. Sie ist ein Maß für die Qualität der Untersuchung. Je
kleiner die Recovery, v.a. der ersten Fraktion ist, desto eher gibt sie die
Verhältnisse in den Bronchien wieder. Gelingt es, größere Mengen und
mehrere Fraktionen hintereinander zurückzugewinnen, erlaubt die BAL einen
Schluss auf die Bedingungen im alveolären Bereich. Als technisch akzeptabel
bei Lavagen gesunder Kinder gilt eine Recovery ≥ 40%. 5
In der vorliegenden Arbeit wurde über alle drei Fraktionen eine Recovery von
44% ± 22,7% (Mittelwert ± Standardabweichung) erreicht.
V.a. bei Patienten mit obstruktiven Erkrankungen fällt die Wiedergewinnungs-
Rate oft geringer aus, daher schwanken in der Literatur die erzielten Recoveries
je nach Studienkollektiv zwischen 31% ±12% (jeweils Mittelwert ±
Standardabweichung) bei Patienten mit CF 6 und 58% ±15% bei gesunden
Kindern.7
4.2 Einflüsse der Methodik auf das Ergebnis der
Differentialzytologie
Die Weiterverarbeitung der BALF wird sehr uneinheitlich gehandhabt. Das führt
dazu, dass die Ergebnisse unterschiedlicher Studien nur bedingt vergleichbar
sind.
So filtriert z.B. ein Teil der Autoren die BALF durch zwei Lagen Gaze oder
einen Nylonfilter. In der vorliegenden Arbeit wurde unfiltrierte BALF verarbeitet.
Milman et al. 26 konnten zeigen, dass das Filtrieren der BALF zwar keinen Effekt
auf die Zellzahl oder den Anteil der eosinophilen und neutrophilen Granulozyten
in der BALF-Differentialzytologie hat, wiesen aber signifikant höhere
Makrophagenanteile und signifikant niedrigere Anteile an Lymphozyten in
filtrierter BALF nach.
54
Auch die Dauer und Geschwindigkeit der Zytozentrifugation zur Erstellung der
Zytospin®-Präparate hat Einfluss auf den Ausfall der Differentialzytologie. Die
Dauer variiert in der Literatur zwischen 5 und 20 Minuten, die Geschwindigkeit
zwischen 500 und 2000 Umdrehungen pro Minute; in der vorliegenden Arbeit
wurde 5 Minuten bei 2000 Umdrehungen pro Minute zytozentrifugiert.
De Brauwer et al.27 untersuchten den Einfluss der Zytospin-Zentrifugations-
bedingungen auf die Differentialzytologie. Signifikante Unterschiede ließen sich
auch hier nur für die Anteile der Makrophagen und Lymphozyten nachweisen.
Bei 500 Umdrehungen pro Minute wurden geringere Prozentsätze für
Lymphozyten und größere für Makrophagen gezählt, bei 1200 Umdrehungen
stieg der Anteil der Lymphozyten, der Anteil der Makrophagen fiel ab. Bei 2000
Umdrehungen pro Minute kam es zu keiner erneuten Änderung, die Ergebnisse
glichen denen bei 1200 Umdrehungen pro Minute.
Durch die Dauer der Zentrifugation bedingte Änderungen kamen erst bei einer
Zentrifugationszeit von deutlich über 10 Minuten zu Stande, dabei kam es dann
zu einem Abfall des Lymphozytenanteils.
In einer weiteren Studie wiesen De Brauwer et al.28 nach, dass auch der Ort der
Differenzierung auf dem Präparat einen Effekt auf die Differentialzytologie hat.
Sie teilten dazu das Präparat in vier Quadranten ein, und zählten pro Quadrant
und zusätzlich im Zentrum des Präparats 200 Zellen aus. So konnte gezeigt
werden, dass im Uhrzeigersinn von oben links nach unten links der Anteil der
Lymphozyten zunahm, der Anteil der Makrophagen sowie die Zelldichte
insgesamt aber abnahm. Zu Beginn der vorliegenden Untersuchungen fiel
dieser Effekt ebenfalls auf, deshalb wurde das Präparat parabelförmig
durchgemustert, so dass alle Quadranten am Endergebnis beteiligt waren.
Auch die Anzahl zu differenzierender Zellen pro Präparat zur zuverlässigen
Ermittlung der Differentialzytologie wird in der Literatur sehr unterschiedlich
festgelegt. Sie variiert zwischen 200 und 600. In den Voruntersuchungen zur
vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass sich die unterschiedlichen
Anteile der Zellen ungefähr ab 500 ausdifferenzierten Zellen stabilisieren. D. h.
darüber hinaus gezählte Zellen verändern die Differentialzytologie nicht mehr,
d. h. aber auch, dass deutlich niedrigere Anzahlen ausdifferenzierter Zellen die
55
Gefahr der Ungenauigkeit bergen. Um die Ergebnisse der Differentialzytologie
noch besser absichern zu können, wurden während dieser Untersuchung pro
BAL-Fraktion zwei Präparate angelegt, jeweils 500 Zellen ausgezählt und die
Ergebnisse gemittelt.
Die Einflussfaktoren auf die Zellzahl und die Differentialzytologie müssen im
Hinblick auf ihre Wichtigkeit zur Diskussion der vorliegenden Arbeit
unterschiedlich gewichtet werden. In der vorliegenden Studie wird das
Augenmerk hauptsächlich auf die Zellzahl und den Anteil der neutrophilen
Granulozyten in der Differentialzytologie gelegt, da sich diese Faktoren in
vorangehenden Studien als ausschlaggebend für die Beurteilung einer Infektion
oder Kolonisation der unteren Atemwege erwiesen haben. Auf diese beiden
Parameter haben Filtration, Zytozentrifugation und Ort der Zelldifferenzierung
im Präparat keinen oder nur geringen Einfluss. Die Anzahl der
ausdifferenzierten Zellen betrifft die ganze Differentialzytologie. Studien mit
weniger als 500 gezählten Zellen pro Präparat weisen das Risiko größerer
Abweichungen bzw. Ungenauigkeiten auf.
4.3 Mikrobiologische Ergebnisse von Rachenabstrichen und
BALF
In diversen Studien wurde bisher die Wertigkeit des Rachenabstrichs zur
Beurteilung einer Kolonisierung bzw. Infektion der unteren Luftwege bei
Patienten mit Zystischer Fibrose untersucht. In dieser Studie sollte überprüft
werden, ob sich die Ergebnisse auf Kinder mit anderen chronischen
Lungenerkrankungen übertragen lassen.
Dazu wurden die Resultate der mikrobiologischen Untersuchung von 49 BALF
mit denen der dazugehörigen Rachenabstriche verglichen.
Bei elf Kindern wurden im Rachenabstrich für den Pharynx oder die unteren
Luftwege potentiell pathogene Keime gefunden, aber nur in sechs der
dazugehörigen Lavagen ließen sich Bakterien nachweisen.
Bei drei Patienten fanden sich auf dem Abstrich nur für die oberen Luftwege
pathogene β-hämolysierende Streptokokken und in den BALF andere
pathogene Keime.
56
In drei Fällen wurden in BALF und Abstrich die gleichen Erreger gefunden.
Zur Bewertung des Rachenabstrichs als diagnostisches Verfahren zur
Ermittlung einer Besiedlung der unteren Luftwege, wurden nur Rachenabstriche
mit einem Keimnachweis in mindestens mittlerer Keimzahl (semiquantitatives
Verfahren) als relevant für eine Vorhersage der Besiedlung der unteren
Luftwege angesehen.
Als Besiedlung bzw. Kolonisierung der unteren Luftwege galt jeder
Keimnachweis >103 cfu/ml. Es wurde 15mal eine Kolonisation der unteren
Atemwege festgestellt. Drei dieser Keime fanden sich ebenfalls in der
Rachenabstrichkultur.
In 4 Fällen wurden Keime im Abstrich ermittelt, die aber nicht die unteren
Luftwege besiedelt hatten.
Daraus ergab sich für den Rachenabstrich als diagnostisches Verfahren zum
Nachweis der Besiedlung der unteren Luftwege eine Sensitivität von 20%, eine
Spezifität von 86,7%, der positive prädiktive Wert lag bei 42,8%, der negative
prädiktive Wert bei 68,4%.
Bei Rachenabstrichen besteht die Gefahr, dass bei zu langer Lagerung vor der
endgültigen Verarbeitung und Auswertung, die ortsständige „physiologische“
Flora (z.B. vergrünende Streptokokken, apathogene Corynebakterien und
Neisserien, Coagulase-negative Streptokokken, Enterokokken) die pathogenen
Bakterien überwuchert, so dass diese nicht mehr nachgewiesen werden
können. Um diesem Sachverhalt vorzubeugen, wurden die Proben innerhalb
von zwei Stunden dem mikrobiologischen Labor zugesendet und dann sofort
verarbeitet. Mussten die Proben in Ausnahmefällen länger gelagert werden,
wurden sie im Kühlschrank bei 4°C aufbewahrt.
Die Lokalanästhesie, zur Vermeidung von Laryngo- bzw. Bronchospasmen,
erfolgte mit 2%igem bzw. 4%igem Lidocain. Zumindest für S. pneumoniae ist
ein antimikrobieller Effekt des Lidocains in der BALF bewiesen.29 So wäre
denkbar, dass Keime in der BALF durch diese Wirkung nicht oder in einer
geringeren Konzentration (≤10³ cfu/ml) berücksichtigt wurden. So würde dann
57
ein positiver Keimnachweis im Rachenabstrich nicht mehr sein Korrelat in den
unteren Atemwegen finden.
Der Arbeitskanal hat bei für Kinder geeigneten Bronchoskopen nur einen sehr
geringen Durchmesser, deshalb können nicht wie bei Erwachsenen Katheter
zur Gewinnung der BAL eingesetzt werden. Stattdessen wird die
Kochsalzlösung direkt über den Arbeitskanal des Bronchoskops eingespritzt
und auch direkt über diesen wieder abgesaugt. Das hat zur Folge, dass
Kontaminationen mit Lidocain (s.o.) oder auch mit der Flora der oberen
Atemwege möglich sind.16 Solche Kontaminationen würden dann zu falsch
positiven BALF-Kulturen führen.
Um dieses Risiko möglichst gering zu halten, wurde als Grenzwert für eine
Kolonisation der unteren Atemwege eine Keimkonzentration von >10³ cfu/ml
gewählt. In dieser Studie ließen sich ab dieser Konzentration Veränderungen in
der BALF-Zytologie nachweisen, die nur bei einer Kolonisation, nicht aber bei
einer Kontamination mit Flora der oberen Luftwege erklärbar sind. Ab einer
Keimkonzentration von >10³ cfu/ml lagen beide Interquartile und damit auch
der Median für den Anteil der neutrophilen Granulozyten oberhalb des 3.
Quartils für BALF ohne Wachstum pathogener Keime. So konnte man ab dieser
Konzentration, aufgrund der ausreichenden Trennschärfe, von einer
Veränderung der Zusammensetzung der Leukozyten in den unteren Luftwegen
sprechen. Außerdem wiesen alle BAL, in deren Anschluss eine Bakteriämie
gefunden werden konnte, mindestens diese Keimkonzentration auf.
Alle anderen bekannten Studien zum Vergleich der Kulturergebnisse des
Rachenabstrichs mit denen der BALF betrachteten Kinder oder junge
Erwachsene mit Zystischer Fibrose:
Furness et al.30 teilten 26 Kinder mit akuter Symptomatik, bei denen sie 30
Bronchoskopien mit BAL durchgeführt hatten, retrospektiv in zwei Gruppen ein.
16 Lavagen erfolgten bei Patienten, die in einem Zeitraum von 2 Jahren bis 3
Wochen vor der BAL einen Pseudomonas-aeruginosa-Nachweis im
Rachenabstrich hatten. Nur in einer BALF dieses Kollektivs wurden
Pseudomonaden nachgewiesen. 14 weitere BAL wurden bei Kindern
58
durchgeführt, aus deren Rachenabstrichen nie Pseudomonaden isoliert werden
konnten. In drei dieser 14 Lavagen wurde P. aeruginosa ermittelt.
Furness et al. schließen aus diesen Ergebnissen, dass ein negative
Rachenabstrich-Kultur das Vorhandensein von Pseudomonaden nicht
ausschließen kann.
Der Zeitraum zwischen den Rachenabstrichen und den Lavagen ist mit bis zu 2
Jahren sehr viel weiter gewählt als bei allen anderen, prospektiven Studien, die
sich mit dieser Materie befassen. So kann bei dieser Untersuchung nicht
ausgeschlossen werden, dass die Infektion bzw. Kolonisation mit
Pseudomonaden nach der Abnahme des Rachenabstrichs stattgefunden hat.
Patienten mit CF unterziehen sich regelmäßig intravenösen Antibiotika-
Therapien. Hier liegt eine weitere mögliche Fehlerquelle. Bei großem Intervall
zwischen Pseudomonas-positivem Rachenabstrich und BAL wäre möglich,
dass die unteren Atemwege des ursprünglich kolonisierten Patienten durch eine
solche Therapie zum Zeitpunkt der BAL schon wieder saniert gewesen sind.
Jung et al. 17 betrachteten im Untersuchungszeitraum 38 asymptomatische
Patienten, in erster Linie Jugendliche und junge Erwachsene. Untersucht wurde
ausschließlich Pseudomonas aeruginosa. Es wurden expektorierende und
nicht-expektorierende Patienten unterschieden. Jeder Keimnachweis, gleich in
welcher Konzentration der Keim in der BAL vorlag, wurde gewertet. Die
Sensitivität lag bei Patienten, die Sputum produzierten, bei 40%, die Spezifität
bei 100%, der positive prädiktive Wert betrug 100%, der negative prädiktive
Wert 45,5%. Bei den Patienten ohne Sputumproduktion lagen alle Werte knapp
darunter, mit Ausnahme des negativ prädiktiven Wertes, der 73,5% betrug. D.h.
dass dieser Studie zufolge Patienten mit P. aeruginosa im Rachenabstrich mit
sehr großer Wahrscheinlichkeit diesen Keim auch in den unteren Atemwegen
beherbergen. Ein negativer Rachenabstrich schließt aber eine Besiedlung der
Lunge nicht aus.
Ramsey et al. 15 verglichen Rachenabstriche und BALF von 43 Kindern mit CF,
im Alter von 5 Monaten bis 25 Jahren (Median 8,2 Jahre), die sich in
bestmöglichem respiratorischen Status befanden. Es wurden jeweils zwei
Rachenabstriche durchgeführt, um das Risiko falsch negativer Ergebnisse
59
einzugrenzen. Während in der hier diskutierten Studie alle Antibiotika 24-48 h
vor BAL abgesetzt wurden, standen bei Ramsey et al. 53% der Patienten unter
Antibiotika-Einfluss. Auch hier wurde zwischen Kindern, die Sputum
produzierten, und Kindern ohne Sputumproduktion unterschieden. Beide
Gruppen zeigten keine Differenzen bezüglich Sensitivität und Spezifität. Die
Sensitivität schwankte zwischen 46% für P. aeruginosa und 77% für S. aureus.
Die Spezifität lag im Bereich von 82% (H. influenzae) bis 93% (S. aureus). Der
positive prädiktive Wert variierte zwischen 80 und 90%. Eine Ausnahme zeigte
sich bei H. influenzae in der Gruppe der Kinder ohne Sputumproduktion, wo der
positiv prädiktive Wert nur bei 63% lag. Der negative prädiktive Wert betrug
zwischen 57 und 80%.
Armstrong et al.6 untersuchten 75 jüngere Kinder (Median: 17 Monate), bei
denen sie in einem Zeitraum von 2 Jahren 120 Routine-BAL und 30 BAL wegen
akuter Exazerbation vornahmen. Sie wollten mit dem Rachenabstrich Keime
ermitteln, die eine Infektion der unteren Luftwege verursacht hatten. Dem
entsprechend betrachteten sie nur Keime, die in der BALF in einer
Konzentration von ≥105 cfu/ml vorlagen. 55 der 75 Patienten standen unter der
Medikation mit einem Staphylokokken-wirksamen Anibiotikum oder inhalierten
Tobramycin zur P.aeruginosa-Prophylaxe.
Die Sensitivität betrug 82%, die Spezifität 83%. 41% der Kinder bei denen ein
Keim im Rachenabstrich nachzuweisen war, wurde eine BALF mit einer
Keimkonzentration ≥ 105 cfu/ml des entsprechenden Keims zugeordnet. Bei
97% der Kinder ohne Keimnachweis im Rachenabstrich, lag auch keine
bakterielle Infektion der unteren Luftwege vor.
Rosenfeld et al.16 fassten die Daten vom Ramsey und Armstrong, sowie ihre
eigenen und die eines weiteren CF-Zentrums zusammen. So betrachteten sie
141 Patienten mit 286 BAL und Rachenabstrichen. Durchgeführt wurden
Berechnungen für Keimkonzentrationen in der BALF von 103 und 105 cfu/ml. In
den weiteren Ausführungen sind die Resultate für BALF-Konzentrationen von
103 cfu/ml aufgeführt.
Die Sensitivität lag, je nach untersuchtem Keim, zwischen 71 und 82%, die
Spezifität zwischen 69 und 64%. Der positive prädiktive Wert variierte zwischen
60
49 und 68%, das heißt höchstens die Hälfte bis zwei Drittel aller im
Rachenabstrich nachgewiesenen Keime besiedelten auch die unteren
Atemwege. Der negative prädiktive Wert reichte von 91 bis 96%; Bakterien, die
im Rachenabstrich nicht nachweisbar waren, konnten in mindestens 91% der
Fälle in der BALF nicht oder nur in einer Konzentration von unter 103 cfu/ml
isoliert werden.
Die größten Differenzen zwischen den Untersuchungen von Armstrong,
Ramsey und der Multicenter-Studie von Rosenfeld zeigten sich in den
prädiktiven Werten. Sensitivität und Spezifität lagen im wesentlichen nahe
beieinander.
Ein Erklärungsansatz dafür wäre, dass der positiv prädiktive Wert, nicht aber
Sensitivität und Spezifität, abhängig von der Prävalenz des Keims sind.
Da die Prävalenz für die meisten Keime bei CF-Patienten mit zunehmendem
Alter ansteigt, kann hier auch ein Ansteigen der positiven prädiktiven Werte
erwartet werden. Das Patientenkollektiv bei Ramsey et al. war deutlich älter als
die Kollektive der anderen Studien, er wies die größten Prävalenzen nach und
zeigte erwartungsgemäß auch die höchsten positiven prädiktiven Werte auf.
Bezüglich der Pseudomonaden lassen sich die Untersuchungen von Jung und
Rosenfeld vergleichen, da Jung jeglichen Keimnachweis in der BALF wertet
und Rosenfeld et al. auch Testcharakteristika unter Berücksichtigung jedes
Keimnachweises publiziert haben. Die Patienten von Rosenfeld waren im Mittel
19 Monate (Range: 2-44 Monate) alt, der positive prädiktive Wert betrug 82%.
Das Studienkollektiv von Jung et al. war im Mittel 14,2 Jahre alt (Range: 5,2 –
34,2 Jahre), der positive prädiktive Wert betrug 100%.
Insgesamt sind die Ergebnisse der verschiedenen vorher diskutierten Studien
nur sehr eingeschränkt miteinander und v.a. mit dieser Untersuchung zu
vergleichen. Besonders die betrachteten Kollektive sind in den einzelnen
Arbeiten, verglichen mit der vorliegenden, sehr unterschiedlich. Während
andere Autoren Ergebnisse beschreiben, die sowohl bei symptomatischen als
auch bei asymptomatischen Kindern und Jugendlichen mit CF, gewonnen
wurden, betrachtet die hier diskutierte Arbeit symptomatische Kinder mit
61
anderen chronischen Lungenerkrankungen. Des weiteren stehen
unterschiedliche Keime im Mittelpunkt. Während alle anderen Studien auch
bzw. ausschließlich (Jung et al.) Pseudomonaden untersuchten, wurden in
dieser Studie Pseudomonaden gar nicht nachgewiesen, da dieser Keim bei
Patienten, die nicht an CF erkrankt sind, sehr selten ist. Der
Keimkonzentrationsbereich, ab dem die verschiedenen Autoren von einer
Kolonisation oder einer Infektion sprachen, variierte ebenfalls. Manche Autoren
werten jeden Keimnachweis, andere bezogen nur Keimkonzentrationen ab 105
cfu/ml in ihre Studien mit ein, die Wahl der Schwellenkonzentration hat aber
direkten Einfluss auf die so ermittelte Sensitivität und Spezifität.
Abschließend lässt sich sagen, dass bei Kindern mit chronischen
Lungenerkrankungen der Rachenabstrich bezüglich einer Lungenkolonisierung
wahrscheinlich nur sehr eingeschränkt Auskunft geben kann. Die Spezifität
betrug zwar 86,7%, die Sensitivität lag aber mit 20% sehr niedrig. Nur 42,8%
der Keime auf dem Rachenabstrich waren auch in der Lunge nachweisbar, bei
68,4% der Patienten konnte man vom negativen Rachenabstrich auf eine nicht
kolonisierte Lunge schließen.
4.4 Verschiebungen in der BALF-Zytologie abhängig vom
Keimnachweis
Zum Einfluss einer Infektion oder Keimbesiedlung der unteren Luftwege auf die
zelluläre Zusammensetzung der BALF sind diverse Studien veröffentlicht
worden. Umstritten sind jedoch die Keimkonzentrationen der quantitativen
BALF-Kulturen, ab denen man von einer Kolonisierung oder einer Infektion der
unteren Luftwege sprechen kann.31
Um eine Schwellenkeimkonzentration für eine Infektion der unteren Atemwege
zu finden, lavagierten Speich et al.19 165 Erwachsene, 9 waren zum Zeitpunkt
der BAL mechanisch beatmet. Bei 27 Patienten wurde vor der Bronchoskopie
unter klinischen Gesichtspunkten eine Pneumonie diagnostiziert. Die BALF
wurde quantitativ kulturell untersucht. Daraufhin wurde überprüft, ob eine
Keimkonzentration in der BALF von ≥105 cfu/ml zur Diagnose Pneumonie
62
führte. Die Sensitivität betrug nur 33%, die Spezifität 99%, d.h. 33% der
Pneumonie-Patienten hatten ≥105 cfu/ml in der BALF, und 99% der Patienten
ohne Pneumonie hatten eine Keimkonzentration <105 cfu/ml in der BALF.
Rasmussen et al.20 bronchoskopierten unter der gleichen Fragestellung 67
immunkompetente Erwachsene mit einer Infektion des unteren
Respirationstrakts und 8 gesunde Kontrollen. Keiner der Patienten musste
beatmet werden. Die beste Trennschärfe zwischen Patienten mit und ohne
Pneumonie ergab sich bei ≥104 cfu/ml. Die Sensitivität lag hier bei 36%, die
Spezifität bei 100%. Ein Patient mit ≥104 cfu/ml potentiell pathogenen Keimen in
der BALF litt immer unter einer Infektion (positiv prädiktiver Wert 100%),
ausschließen konnte man eine Infektion bei BALF mit <104 cfu/ml Keimen
allerdings nur in 15% (negativer prädiktiver Wert 15%).
Cantral et al.21 unternahmen 338 BAL bei 225 Erwachsenen, von denen 28 vor
der BAL mindestens 24h beatmet waren. 20 litten zum Zeitpunkt der BAL unter
einer Pneumonie, deren Nachweis klinisch, bioptisch oder durch eine Autopsie
erfolgte. Auch in dieser Studie wurden quantitative BALF-Kulturen angelegt,
und überprüft, ob sich die Ergebnisse zur Pneumonie-Diagnostik eigneten. Bei
einem Cut-off von ≥ 103 cfu/ml lag die Sensitivität bei 90%, die Spezifität bei
97%. Positiver und negativer prädiktiver Wert lagen bei 69% bzw. 99%. D.h.
eine Keimkonzentration von unter 103 cfu/ml eignete sich zum
Pneumonieausschluss. Wurde ein Grenzwert von ≥ 105 cfu/ml zugrunde gelegt,
ging das zu Lasten der Sensitivität, die auf 55% abfiel, hinsichtlich der
Prädiktion hatte dieser Cut-off aber die größere Aussagekraft (positiver
prädiktiver Wert: 100%, negativer prädiktiver Wert 97%).
Vorschläge für Schwellenkonzentrationen zur Diagnose einer Infektion bei
pädiatrischen Patienten liegen bisher nur für Asthma- oder CF-Patienten vor. In
beiden Studien wird eine Infektion ab einer Keimkonzentration ≥105 cfu/ml
definiert.6,32 In der Arbeit, die sich mit CF-Patienten beschäftigt, konnten
zwischen Kindern mit infizierten bzw. nicht-infizierten unteren Atemwegen
63
signifikante Unterschiede bezüglich der Zellzahl und Differentialzytologie
nachgewiesen werden.6
Die Definition der Kolonisierung ist ebenfalls noch fraglich. Ahrens et al.22
werten jeglichen Keimnachweis als Kolonisierung, sie untersuchten 189 Kinder
mit chronisch pulmonalen Erkrankungen. Bei dieser Schwellenkonzentration
gestaltet sich die Abgrenzung zur Kontamination aber schwierig, so dass falsch
positive BALF-Kulturergebnisse nicht ausgeschlossen werden können.
Während der Voruntersuchungen zur vorliegenden Arbeit fiel ein deutlicher
Unterschied in der Zellzusammensetzung der BALF ab einer Keimkonzentration
von >103 cfu/ml auf. Deshalb wurde in dieser Arbeit ein Grenzwert von >103
cfu/ml verwendet. Da sich Bakterien in dieser Menge auch bei Kindern fanden,
die klinisch keine Zeichen einer pulmonalen Infektion zeigten, wurde hier der im
weiteren verwendete Grenzwert für eine Kolonisierung der unteren Luftwege
definiert.
4.4.1 Zellzahl
Die erste Fraktion der BAL wurde kulturell untersucht, bei allen drei Fraktionen
wurde die Zellzahl (in Zellen/µl) bestimmt. In allen Fraktionen lag die Zellzahl
der BAL mit Keimnachweis (1.Fr.: Median: 600 Zellen/µl, Range: 100, 11750
Zellen/µl; 2.Fr.. Median: 500 Zellen/µl, Range: 100, 2850 Zellen/µl) höher als
die der BAL ohne Keimnachweis (1.Fr.: Median: 200 Zellen/µl, Range: 100,
5800 Zellen/µl; 2.Fr.. Median: 200 Zellen/µl, Range: 0, 2400 Zellen/µl). In der
ersten und zweiten Fraktion war dieser Unterschied signifikant (1. Fraktion: p
≤0,03; 2.Fraktion: p ≤0,05). Wurden die BAL nach der nachgewiesenen
Keimkonzentration in Gruppen aufgeteilt, so stieg die Zellzahl mit wachsender
Keimkonzentration. Ein signifikanter Unterschied zur Gruppe ohne Keime fand
sich, wohl aufgrund der kleineren Fallzahlen in den Untergruppen, für die ersten
beiden Fraktionen erst ab einer Keimkonzentration von >105 cfu/ml (1. Fraktion:
p ≤0,02; 2.Fraktion: p ≤0,02).
In der dritten Fraktion zeigten sich bei Keimnachweis ebenfalls höhere
Zellzahlen, allerdings ergaben sich keine Signifikanzen.
Für alle drei Fraktionen wurde eine Differenzierung in BAL mit
Keimkolonisierung und BAL ohne Kolonisierung der unteren Luftwege
64
unternommen. Als Grenzwert wurde eine Keimkonzentration von >103 cfu/ml
gewählt. Hinsichtlich der Zellzahl bestand zwischen diesen Gruppen ein
signifikanter Unterschied. ( 1.Fraktion: p ≤0,03; 2.Fraktion: p ≤0,01; 3.Fraktion:
p ≤0,02).
Normalwerte für Zellzahlen gesunder Kinder ermittelten Ratjen et al 7. In ihrer
Studie lavagierten sie lungengesunde Kinder während elektiven Operationen.
Auch hier wurde die BALF durch Gaze filtriert und anschließend bei 500g 10min
zentrifugiert. Der Median der Zellzahl lag mit 73 Zellen/µl (Range: 15-66,8
Zellen/µl) unter unseren Werten für Kinder ohne Keimnachweis.
Für lungengesunde Kinder ermittelte Riedler et al. 33 Normwerte, dazu
untersuchten sie 18 Kinder zwischen 3 Monaten und 10 Jahren. Für die 1.
Fraktion lag der Median für die Zellzahl bei 60 Zellen/µl, für den Pool aus 2. und
3. Fraktion bei 155 Zellen/µl. Die in dieser Studie gefundenen Werte für Kinder
ohne Keimnachweis liegen also ebenfalls leicht unter unseren Ergebnissen.
Die niedrigeren Zellzahlen von Ratjen und Riedler lassen sich damit erklären,
dass in der vorliegenden Untersuchung nicht nur lungengesunde Kinder,
sondern auch solche mit chronischen Lungenerkrankungen eingeschlossen
wurden. So ermittelten Marguet et al. 34 im Vergleich zu einer gesunden
Kontrollgruppe erhöhte Zellzahlen für Kinder mit rezidivierenden Obstruktionen
(Wheezing), chronischem Husten und Asthma.
Kim et al.35 bestimmten die Zellzahl für 18 Kinder mit Asthma und 20 mit RSV-
Bronchiolitis und wiesen für diese Kollektive ebenfalls erhöhte Zellzahlen nach.
Beeinträchtigungen durch andere Erreger als RSV lagen nicht vor. Die Zellzahl
für Patienten mit Asthma betrug 220 Zellen/µl (Median), die der Bronchiolitis-
Patienten 315 Zellen/µl.
Ebenfalls höhere Zellzahlen erhielten Midulla et al.36 bei ihren Untersuchungen
von 16 Kindern. Es handelte sich um Bronchoskopien mit anschließender
Lavage bei Kindern mit Stridor und Patienten, die zwei Monate zuvor eine
Fremdkörperaspiration erlitten hatten und eine Kontrolluntersuchung erhalten
sollten. Die Autoren wollten auf diesem Weg ebenfalls Normwerte erzielen.
65
Ihre Vorgehensweise war mit der in der hier diskutierten Arbeit identisch, so
dass sich die Ergebnisse gut vergleichen lassen. Die Zellzahl wurde aus der
zweiten Fraktion bestimmt. Der Mittelwert der Zellzahl bei ihren Patienten lag
bei ca. 600 ± 82 Zellen/µl (Mittelwert + Standardabweichung). In unserer Studie
lag der Mittelwert bei 490 Zellen/µl, allerdings betrug die Standardabweichung
aufgrund des sehr heterogenen Kollektivs 640 Zellen/µl, so dass der Median
aussagekräftiger zu sein schien. Er betrug in der hier diskutierten Studie für die
2. Fraktion 200 Zellen/µl, somit wurden niedrigere Werte als bei Midulla et al.
gefunden. Fraglich ist jedoch, ob die Patienten, die 2 Monate zuvor eine
Fremdkörperaspiration erlitten hatten, nicht immer noch erhöhte Zellzahlen
aufwiesen. Das würde erklären, dass Midullas Ergebnisse nicht nur über denen
in der vorgelegten Arbeit, bei symptomatischen Kindern, erzielten Werten
liegen, sondern auch deutlich über den Zellzahlen, die von anderen Autoren,
bei lungengesunden Kindern ermittelt worden sind.
Pohunek et al.18 lavagierten ein bezüglich der Indikationen mit dem in der
vorgelegten Arbeit vergleichbares Studienkollektiv, die BALF wurde nicht
mikrobiologisch untersucht.
Verglich man die Ergebnisse für Kinder ohne Keimnachweis in der vorgelegten
Studie mit denen von Pohunek, so lagen diese nahe beieinander. Der Median
lag für die erste Fraktion bei 180 Zellen/µl und stieg bis zur vierten Fraktion auf
360 Zellen/µl an. Allerdings filterten die Autoren Pohunek et al.18 die BALF
durch zwei Lagen Gaze und zentrifugierten sie bei 700g für 10 min. Zwar
konnten Milman et al.26 nachweisen, dass die Filtration keinen Effekt auf die
Zellzahl hat, die Zentrifugation schränkt die Vergleichbarkeit der Zahlen jedoch
ein.
Untersuchungen zur Veränderung der Zellzahl bei Keimnachweisen in der
BALF von Kindern liegen bisher nur für CF-Patienten vor. 6 Die Zellzahlen von
CF-Patienten liegen auch ohne Keimnachweis schon über denen von
Kontrollpatienten ohne CF, so dass diese sich zum Vergleich mit dem Kollektiv
der vorgelegten Arbeit nicht eignen.
66
Cobben et al. 23 verglichen die Zellzahlen in der BALF von erwachsenen
Patienten mit einer Infektion der unteren Atemwege, definiert als
Keimkonzentration in der BAL von ≥104 cfu/ml, mit den Zellzahlen eines
Kollektivs ohne eine solche Infektion, dass heißt mit einer Keimkonzentration in
der BALF von <103 cfu/ml. Die BALF wurde ähnlich unserem Studiendesign
verarbeitet, die Zellzahlen wurden in einem Pool der zweiten und dritten
Fraktion gemessen. Für Patienten ohne Infektion lagen die Zahlen mit einem
Median von 250 Zellen/µl nahe bei unseren. Erheblich höhere Zahlen wurden
für Patienten mit Infektion gefunden.
Der Median lag hier bei 3290 Zellen/µl, der Unterschied zwischen beiden
Gruppen erwies sich als hoch signifikant (p <0,0001). Diese Zahlen lassen sich
eventuell damit erklären, dass es sich beim Kollektiv von Cobben et al. um
symptomatische Patienten handelte, bei denen die Diagnose Pneumonie schon
präbronchoskopisch erwartet worden war. In unserer Studie fanden sich auch
„Zufallsbefunde“, dass heißt Patienten, die unter anderen Indikationen als
rezidivierende Pneumonien lavagiert worden waren, also auch keine
entsprechenden Symptome aufwiesen und trotzdem hohe Keimkonzentrationen
in der BALF hatten. Bei solchen Patienten konnte man von einer Kolonisation
der unteren Luftwege ausgehen, die zwar mit einem Anstieg der Zellzahl
einherging, aber nicht zu so exzessiven Werten führte. Weiterhin muss
angemerkt werden, dass immer noch unklar ist, ob man Ergebnisse aus
Untersuchungen Erwachsener mit Studien zu Lavagen aus der Pädiatrie
vergleichen kann.
4.4.2 Differentialzytologie
Die Differentialzytologie wurde für jede Fraktion angefertigt und den
mikrobiologischen Ergebnissen gegenübergestellt.
Die deutlichsten Unterschiede zwischen BALF mit und ohne Keimnachweis
zeigten sich bei den Anteilen der neutrophilen Granulozyten. Für BALF ohne
jeglichen Keimnachweis lag der Median der ersten Fraktion bei 25,4% (Range:
2,3; 86,1) für BALF mit Nachweis pathogener Keime bei 67,4% (Range: 5,0;
92,8). Der Unterschied zwischen beiden Gruppen war signifikant mit p ≤0,01.
Das Kollektiv mit Keimnachweis wurde nach den Keimkonzentrationen in der
BALF weiter unterteilt und die Untergruppen mit den BALF ohne Wachstum von
67
Bakterien in der Kultur verglichen. Signifikanzen im Mann-Whitney-Test fanden
sich, wahrscheinlich durch die deutlich kleinere Fallzahl in den Untergruppen,
erst bei Keimkonzentrationen >104 cfu/ml (p =0,02) und >105 cfu/ml (p ≤0,02).
In der zweiten Fraktion zeigten sich ähnliche Ergebnisse, allerdings ließ sich
kein signifikanter Unterschied zwischen Keim-negativen und Keim-positiven
Kindern nachweisen (p =0,09).
Beim Auszählen der Neutrophilen in der dritten BAL-Fraktion schienen die
Anteile bei Patienten mit Bakterien in der BALF auch eher höher zu liegen, es
konnten aber ebenfalls keinerlei Signifikanzen ermittelt werden.
Bezüglich der neutrophilen Granulozyten unterschieden sich die Kollektive mit
und ohne Kolonisation der unteren Luftwege in der ersten und zweiten Fraktion
signifikant.(1.Fraktion: p ≤0,001; 2.Fraktion: p ≤0,01; 3.Fraktion: p ≤0,09).
Da das Ergebnis der Differentialzytologie innerhalb der ersten 2 Stunden nach
der Lavage und damit Tage vor den Kulturergebnissen vorliegt, wäre es
hilfreich die erhöhten Neutrophilenwerte zur Diagnose einer Kolonisierung bzw.
Infektion der unteren Luftwege nutzen zu können.
Ein Anteil der Neutrophilen Granulozyten von weniger als 45% schloss in
unserem Kollektiv eine BALF-Keimkonzentration von >103 cfu/ml in 91,6% und
eine Keimkonzentration von >104 cfu/ml in 95,9% der Fälle aus. BALF mit ≥45%
Neutrophile Granulozyten in der Differentialzytologie sagten in 47,3% der Fälle
eine BALF-Keimkonzentration von >104 cfu/ml und in 52,6% eine BALF-
Keimkonzentration von >103 cfu/ml voraus.
Der Alveolarmakrophagen-Anteil in BALF mit Keimnachweis lag mit einem
Median von 50,3% (Range 3,0-80,6%) nur in der ersten Fraktion signifikant
über dem der BALF ohne Bakterien (Median 15,8%, Range 1,0-87,1%) (p ≤
0,04).
Zwar fiel in allen Fraktionen ein Abfall des Makrophagen-Anteils v.a. ab 104
cfu/ml auf, für den aber aufgrund der kleinen Fallzahl keine Signifikanz
nachgewiesen werden konnte.
Bei Kindern mit einer Kolonisierung der unteren Atemwege fanden sich
ebenfalls nur in der ersten Fraktion signifikant erhöhte Makrophagen-Anteile in
68
der Differentialzytologie (1.Fraktion: p ≤0,02; 2.Fraktion: p =0,06; 3.Fraktion: p
=0,35).
Auch die Anteile der Lymphozyten wurde ermittelt. Es ergaben sich aber keine
Unterschiede bezüglich des Keimnachweises.
Die möglichen Fehlerquellen bei der kulturellen Auswertung der BALF sind
schon in Abschnitt 4.3 erörtert worden. Die Diskussion der eingeschränkten
Vergleichbarkeit von Studien mit unterschiedlicher Methodik hinsichtlich der
Differentialzytologie findet sich in Kapitel 4.2.
Einige Studien haben sich mit der Normwertfindung für die BALF-
Differentialzytologie bei gesunden Kindern beschäftigt. Beim Vergleich dieser
Werte mit den Ergebnissen der Keim-negativen Patienten in der vorgelegten
Studie fallen v.a. die erhöhten Werte für neutrophile Granulozyten in der ersten
Fraktion und für Lymphozyten in allen Fraktionen auf.
Riedler et al. 10 beschrieben für die erste Fraktion 3,0% Neutrophile und 3,0%
Lymphozyten. Ihre Methodik war mit der der vorgelegten Arbeit vergleichbar, es
wurden aber nur 300 Zellen pro BALF-Fraktion ausgezählt.
Ratjen et al. 7 poolten die 2. und 3. Fraktion, filtrierten die BALF durch Gaze und
zentrifugierten sie, anschließend wurden 600 Zellen ausgezählt. Sie wiesen
einen Anteil an Neutrophilen von 0,9% und an Lymphozyten von 12,5% nach.
Die in der hier diskutierten Arbeit ermittelten höheren Zahlen für neutrophile
Granulozyten und Lymphozyten, beruhen wahrscheinlich auf der
Zusammensetzung des Studienkollektivs, dass ja nicht aus lungengesunden
Kindern bestand. Da ein großer Teil der Lavagen nicht auf Viren untersucht
worden ist, können virale Infektionen hier nicht ausgeschlossen werden.
Für Infektionen mit RSV sind erhöhte Neutrophilenzahlen, für Adenoviren
erhöhte Lymphozytenanteile in der BALF-Differentialzytologie bereits
nachgewiesen worden.22, 35
Außerdem ist es möglich, dass pulmonale Grunderkrankungen zu
Verschiebungen in der Differentialzytologie führen. So konnten Barbato et al. 37
für Kinder mit Asthma bronchiale signifikant (p=0,02) höhere Werte für
69
neutrophile Granulozyten in der BALF zeigen. Auch die Zahl der Lymphozyten
lag höher, jedoch nicht signifikant (p=0,08). Allerdings konnten Kim et al. 35 und
Marguet et al. 34 diese Ergebnisse nicht bestätigen, sie fanden keine
signifikanten Unterschiede zur lungengesunden Kontrollgruppe.
Cobben et al. lavagierten 80 erwachsene Patienten, ein großer Teil war
während der BAL beatmet. Die Autoren führten Keimkonzentrationen von ≥104
cfu/ml auf eine Pneumonie zurück. Keimkonzentrationen von <103 cfu/ml
dienten zum Pneumonieausschluss. Die Gruppe der Pneumonie-Patienten
bestand aus 33 Mitgliedern, bei weiteren 47 Patienten konnte eine Pneumonie
ausgeschlossen werden. 8 Freiwillige wurden als Kontrollgruppe
bronchoskopiert.
Die Differentialzytologie wurde aus einem Pool aus der 2.,3. und 4. Fraktion
bestimmt, 500 Zellen wurden pro Patient ausgezählt. Zur Recovery wurden in
der Publikation keine Angaben gemacht.
In der Pneumonie-Gruppe wurde ein Mittelwert für den Anteil der Neutrophilen
Granulozyten von 90,5% (SD: ±1,5%) gefunden, in der Gruppe mit Pneumonie-
Ausschluss betrug der Anteil der Neutrophilen 21,6% ±3,4% (Mittelwert ± SD),
in der Kontrollgruppe lag der Anteil bei 17% ±0,5% (Mittelwert ±SD).
Aufgrund der kleineren Fallzahl in der vorliegenden Arbeit erschien die
Verwendung von Mittelwerten nicht sinnvoll, der Median für Patienten mit einer
Keimkonzentration von >104-105 cfu/ml lag bei 83,05%. Cobben et al. fanden
einen hoch signifikanten Unterschied zwischen dem Pneumonie-Kollektiv und
den Patienten mit Pneumonie-Ausschluss (p<0,0001), gaben aber an, dass die
Ergebnisse für ausschließlich nicht-beatmete Patienten noch signifikant, aber
nicht mehr so deutlich ausfielen. Die diesbezüglichen Daten sind nicht publiziert
worden.
Die Autoren überprüften, ob die absolute Neutrophilenanzahl in der Lage war,
zwischen Pneumonie-Patienten und Patienten ohne Pneumonie zu
unterscheiden. Als Grenzwert wählten sie 23,7 x 104 Neutrophile/ml. Die
Sensitivität betrug 95,7%, die Spezifität 84,8%. Allerdings kamen Patienten mit
einer Keimkonzentration von =103 cfu/ml in der Studie per definitionem nicht
vor, würde man sie der Pneumonie-Ausschluss-Gruppe zuschlagen, wären die
Testergebnisse sicher weniger aussagekräftig.
70
Den Einfluss einer Kolonisation mit pneumotropen Erregern auf die
Differentialzytologie von Kindern untersuchten Ahrens et al.22 Sie
bronchoskopierten 189 Kinder starr, und führten zur Lavage einen Katheter in
den Unterlappen ein. Bei 21 lungengesunden Patienten wurde während einer
Elektiv-OP ein Katheter durch den Trachealtubus blind in den Unterlappen
eingeführt. Die Recovery bei diesem Verfahren erwies sich als nur mäßig, sie
betrug je nach Fraktion zwischen 27% ± 10% und 38 ± 13%.
Die BALF wurde durch Gaze filtriert, dann zentrifugiert und resuspendiert.
Danach wurden die Präparate konform zu der vorliegenden Arbeit hergestellt
und ausgewertet. Jeder Keimnachweis wurde berücksichtigt. Signifikante
Unterschiede im Neutrophilenanteil zwischen kolonisierten und nicht-
kolonisierten BALF fanden sich nur für Moraxella katharrhalis und S.
pneumoniae. (p =0,001 bzw. p =0,005). Für Makrophagen ließ sich ein
signifikanter Unterschied bei Kolonisation mit Adenoviren (p =0,018), H.
influenzae (p =0,01), Moraxella katharrhalis (p =0,001) und S. pneumoniae (p
=0,01) nachweisen.
Somit lag das Signifikanzniveau für die Unterschiede im Neutrophilenanteil in
der gleichen Größenordnung, wie in der vorliegenden Arbeit, obwohl große
Unterschiede bei der Durchführung der Lavage und in der BALF-Verarbeitung
vorlagen. Die fehlende Signifikanz für einzelne Keime bezüglich des Anteils der
Neutrophilen, lässt sich vielleicht darauf zurückführen, dass Ahrens et al. jeden
Keimnachweis in der BALF als Kolonisation werteten. Das Risiko von
Kontaminationen aus dem Oropharynx war aufgrund der fehlenden
Mindestkeimkonzentration deutlich größer, als in anderen Studien.
Abschließend lässt sich sagen, dass die Grenzen zwischen Kolonisierung und
Infektion je nach Abwehrlage des Individuums und abhängig vom jeweiligen
Erreger fließend sind. Das führt dazu, dass eine Schwellenkeimkonzentration,
die klar zwischen Infektion der unteren Atemwege und Kolonisation
unterscheidet, nicht festlegbar ist. Um eine Pneumonie mittels quantitativer
Kultur der BALF sicher ausschließen zu können, wird man die
Grenzkeimkonzentration sehr niedrig wählen müssen. Um wiederum eine
Pneumonie sicher zu bestätigen, muss ein hoher Schwellenwert zugrunde
71
gelegt werden. Übrig bleibt ein Korridor, der ungefähr zwischen 103 und 105
cfu/ml liegt. Bei BALF-Kulturen mit Ergebnissen in diesem Bereich kann eine
Infektion weder sicher ausgeschlossen, noch bestätigt werden.
Im Prinzip gilt für Verschiebungen in der Differentialzytologie das gleiche.
Während eine geringe Keimkonzentration bei manchen Patienten schon zu
höheren Zellzahlen und Neutrophilenanteilen führt, bleibt die zelluläre BALF-
Zusammensetzung bei anderen auch bei großer Erregerdichte unverändert.
4.5 Untersuchung möglicher Einflussgrößen auf den
postbronchoskopischen Temperaturanstieg
In der Vergangenheit wurde sowohl bei Kindern, als auch bei Erwachsenen im
Anschluss an eine Bronchoskopie eine vorübergehende Körpertemperatur-
erhöhung, teilweise einhergehend mit Kopfschmerzen und Myalgien,
beobachtet. Zur Häufigkeit finden sich in der Literatur Werte für Erwachsene
zwischen 0 und 50%, für Kinder wird die Häufigkeit ebenfalls mit bis zu 48%
angegeben.13
In der vorgelegten Studie fieberten 17% der Kinder im Anschluss an die
Bronchoskopie mit BAL auf. Die Daten aus unterschiedlichen Untersuchungen
sind aber nur eingeschränkt vergleichbar, da die Autoren Fieber unterschiedlich
messen (oral, rektal, aurikulär, axillär) und definieren. Außerdem ist
anzunehmen, dass der Prozentsatz auffiebernder Patienten stark vom Kollektiv
abhängt. In unterschiedlichen Studien sind Patienten mit infektiösen
Lungenerkrankungen, Patienten mit ausschließlich nicht-infektiösen
Erkrankungen, Beatmete und auch gesunde Freiwillige untersucht worden.
Außerdem ist anzunehmen, dass Daten, die bei Erwachsenen gewonnen
wurden, nicht immer auf Kinder zu übertragen sind.
4.5.1 Bakteriämie als möglicher Fieberauslöser
In dieser Studie wurden für 37 Patienten im Anschluss an die Bronchoskopie
mit BAL Blutkulturen angelegt, um zu überprüfen, ob eine Bronchoskopie mit
anschließender Lavage zu Bakteriämien führen kann.
72
Bei einem dieser Patienten wurde in beiden Blutkulturen Moraxella katharralis
nachgewiesen, dieser Keim wurde auch in der BALF in einer Konzentration von
> 103 cfu/ml gefunden.
Ein weiterer Patient, bei dem nur eine Blutkultur angelegt wurde, hatte sowohl
in der Blutkultur als auch in der BALF H. influenzae. In der BALF lag der Keim
in einer Konzentration von >105 cfu/ml vor.
Von den 35 Patienten mit negativen Blutkulturen, hatten zehn >103 cfu/ml in der
BALF.
Ein Hauptproblem bei der Auswertung von Blutkulturen sind Kontaminationen.
Um diese zu vermeiden, wurde das Blut nicht über liegende Venenkatheter
abgenommen, sondern es wurde für jede Kultur eine Vene separat punktiert.
Das limitierte aber die Anzahl der abgenommenen Paare auf eines, da nur beim
sedierten Patienten Blut abgenommen wurde, um die Belastung für die Kinder
möglichst gering zu halten. Andere Autoren empfehlen die Abnahme von
mindestens zwei Paaren, da sonst, bei geringer Sensitivität der Blutkultur, die
Möglichkeit von falsch negativen Ergebnissen besteht. 38
Um Kontaminationen der Blutkulturen nachträglich auszuschließen, wurden pro
Kind zwei Blutkulturen angelegt. Wäre nur eine Kultur positiv gewesen, hätte
das für eine Kontamination gesprochen. Ein solcher Fall kam während dieser
Untersuchungen nicht vor. In drei Fällen konnte jedoch nur eine Kultur
gewonnen werden, einer dieser Patienten wies H. influenzae in der Kultur auf.
Da dieser Keim auch in der BALF in hoher Konzentration gefunden wurde, war
hier eine Kontamination jedoch eher unwahrscheinlich.
Da Bakteriämien auch durch andere Aktivitäten, wie z. B. Zähneputzen
entstehen können, wäre es auch denkbar, das die beiden nachgewiesenen
Bakteriämien einen anderen Ursprung als den der BAL haben.
Der Eintrag von Bakterien in den Blutstrom bedingt durch eine BAL wird von
einigen Autoren als mögliche Erklärung für den Anstieg der Körpertemperatur
nach der Bronchoskopie angesehen. In dieser Studie wurden nur bei 2 der 37
(5,4%) der Patienten eine Bakteriämie nach der BAL gefunden, nur einer der
73
beiden bekam Fieber. 17% der Patienten entwickelten erhöhte
Körpertemperaturen nach der BAL.
Die Ergebnisse der hier vorliegenden Arbeit sprechen also eher gegen eine
Bakteriämie als Ursache für den postbronchoskopischen Temperaturanstieg,
mit der Einschränkung, dass ein Blutkulturenpaar sicher nicht alle verursachten
Bakteriämien erfassen konnte.
Picard et al. bronchoskopierte 91 Kinder, allerdings nur z.T. mit BAL. Dabei
konnte er keine Bakteriämien nachweisen.13 In seiner Studie wurde das Blut
aus einer einzigen Abnahme auf zwei Kulturen aufgeteilt, so dass auch hier die
Möglichkeit übersehener Bakteriämien bestand.
Yigla et al. fanden nach 200 Bronchoskopien von erwachsenen Patienten mit
BAL, sowie z.T. Bürsten- und / oder Zangenbiopsie 6,5% Bakteriämien. 69%
der Patienten mit Bakteriämie waren biopsiert worden.25 Durch Biopsien wird
ein größerer Defekt gesetzt, durch den Bakterien in den Blutstrom penetrieren
können. Hier könnte eine Erklärungsmöglichkeit für die höheren
Bakteriämieraten bei Yigla liegen, da bei den Untersuchungen von Picard et al.
gar nicht und in dieser Studie bei 40% der Patienten biopsiert wurde.
Allerdings zeigte in unserer Studie kein biopsiertes Kind eine
Temperaturerhöhung.
Außerdem entnahm Yigla zwei Paare Blutkulturen, ein Paar direkt im Anschluss
an die Bronchoskopie, ein weiteres nach 10-20 Minuten. Hier liegt der Schluss
nahe, dass er dadurch einen höheren Prozentsatz der tatsächlich BAL-
assoziierten Bakteriämien erfassen konnte. Leider machen die Autoren keine
Aussage über den Verlauf der Körpertemperatur bei ihren Patienten.
Krause et al. bronchoskopierten 50 Erwachsene, davon 20 mit BAL. 12 dieser
Patienten (24%) mit verschiedenen, nicht infektiösen Lungenerkrankungen
entwickelten Temperaturen > 38°C axillär. 6 h nach der Bronchoskopie wurden
zwei Blutkulturen pro Patient angelegt, alle Kulturen blieben steril.24 Allerdings
ist anzumerken, dass Patienten mit Bakterien in der BALF von vorne herein aus
der Studie ausgeschlossen wurden, so dass ein Keimeintrag in die Blutbahn
durch die BAL eigentlich auszuschließen war. Bei diesem Studiendesign
74
konnten Bakteriämien, wenn überhaupt, nur durch Keimverschleppung aus dem
Oropharynx verursacht werden.
Dass bei Kindern Bakteriämien als Folge einer BAL, nicht außer Acht gelassen
werden dürfen, zeigt die Tatsache, dass ein fünf Monate alter Säugling mit
Immundefekt im Anschluss an eine Bronchoskopie mit BAL an einer
fulminanten Sepsis verstarb 14.
Die bisher vorliegenden Arbeiten, und auch die hier vorgelegte, reichen nicht
aus um die BAL-assoziierte Bakteriämie als Fieberursache auszuschließen. Bei
nur mäßiger Sensitivität der Blutkultur 38 müssten mehrere Paare in
unterschiedlichen Zeitintervallen abgenommen werden, um alle Bakteriämien
zu erfassen. Zusätzlich wäre es notwendig, den Verlauf der Körpertemperatur
zu dokumentieren. Ein solches Studiendesign ist aber in der Pädiatrie kaum
durchzuführen, weil die mehrmaligen Venenpunktionen eine zu große, ethisch
nur schwer zu vertretende, Belastung für die Kinder darstellen würden.
4.5.2 Keimbesiedlung der unteren Luftwege
Als weitere mögliche Einflussgröße auf die Körpertemperatur
postbronchoskopisch wurde die Keimbesiedlung der unteren Luftwege
untersucht. Dazu wurden quantitative BALF-Kulturen angelegt, nach deren
Ergebnis wurden die Patienten in zwei Gruppen unterteilt. Kinder mit
Kolonisation der unteren Luftwege, also alle Patienten deren BALF >103 cfu/ml
pathogene Keime aufwiesen, zeigten dabei im Anschluss an die Bronchoskopie
eine signifikant höhere Temperatur als Kinder ohne eine Besiedlung der
unteren Luftwege (keine oder ≤ 103 cfu/ml Keime in der BAL)(p = 0,04).
Das Relative Risiko für ein Auffiebern von Kindern mit Lungenkolonisation lag
bei 5,0 (95%Konfidenzinterval: 1,13-22,11; p < 0,03).
In der oben beschriebenen, prospektiven Studie von Picard et al. betrug das
Relative Risiko für ein Auffiebern von Kindern mit Keimnachweis in der BAL 5,1
(95% Konfidenzintervall 1,6-16,4; p = 0,002). 13
75
Schellhase et al. analysierten retrospektiv die BAL-Ergebnisse und
Temperaturverläufe von 78 immunkompetenten Kindern. Sie fanden keine
Assoziation zwischen Fieber und Bakterien in der BALF. (Odds ratio 2,2; 95%
Konfidenzintervall : 0,5-9,8; chi2-Test: p = 0,31)
Ebenfalls gegen die Theorie, dass eine Temperaturerhöhung mit einer
Kolonisation oder Infektion der BALF assoziiert ist, spricht die Studie von
Krause et al. Sie schlossen alle Patienten mit Keimen in der BALF aus ihrem
Kollektiv aus, trotzdem fieberten 24% der erwachsenen Patienten mit nicht-
infektiösen Lungenerkrankungen auf. 24
4.5.3 Endotoxin oder Zytokinausschüttung als Fieberursache
Standiford et al. fanden bei einem gesunden, erwachsenen Freiwilligen einen
Anstieg des Zytokins TNF-α im Serum im Anschluss an eine BALF. Im Blut des
Patienten fand sich vor der Untersuchung kein TNF-α, nach 4h war ein erster
Anstieg festzustellen, der höchste Wert wurde nach 20h gemessen, nach 48h
lag der TNF-α-Spiegel wieder unter der Nachweisgrenze. Parallel dazu
entwickelte der Patient Symptome, wie Myalgien, Kopfschmerzen und Fieber
bis 38°C oral, die die Autoren auf das Zytokin zurückführten.39
Nelson et al. führten eine BAL und eine BAL-Nachuntersuchung bei Lungen-
gesunden Freiwilligen in verschiedenen Zeitabständen (4h, 24h, 72h) durch. Sie
maßen die Konzentrationen von IL-1β und IL-8, sowie die Bioaktivität von
TNF-α in der BALF. Nach 4h ließ sich ein signifikanter Anstieg aller drei
Zytokine in der BALF nachweisen, der 24h später nicht mehr zu finden war.40
Krause et al.24 bronchoskopierten 50 Erwachsene mit verschiedenen nicht-
infektiösen Lungenerkrankungen, 20 davon mit BAL. Im Anschluss an die BAL
wurden der Verlauf der Körpertemperatur überwacht und direkt vor und nach
der Bronchoskopie, sowie nach 6h die Serum-Spiegel von IL-1β, IL-6 sowie
TNF-α gemessen. Durch die Auswahl des Studienkollektivs wurde erreicht,
dass in keiner BALF-Probe Keime nachzuweisen waren. Über die 30
Bronchoskopien ohne BALF lagen keine Informationen bezüglich einer
möglichen Keimbesiedlung der unteren Atemwege vor.
76
24% der Patienten entwickelten Fieber (>38°C axillär). Dieses Fieber-Kollektiv
zeigte im Vergleich zur Gruppe ohne Temperatur-Entwicklung einen deutlich
höheren Anstieg der Zytokin-Spiegel. Dieser Unterschied erwies sich für IL-1β
und IL-6 als signifikant. Außerdem waren die Spiegel vor der Bronchoskopie bei
Patienten, die später Fieber entwickelten, bereits erhöht. Für IL-1β konnte sogar
ein, im Vergleich zur Gruppe ohne Temperaturentwicklung, signifikant höherer
Ausgangsspiegel gefunden werden.
Pugin und Suter 41 führten 34 Bronchoskopien mit BAL bei 25 beatmeten
Patienten durch. Mit einem klinischen Score, der Körpertemperatur, Leukozyten
im Blut, Aussehen und Volumen von trachealen Sekreten, arterielle
Oxygenation, Röntgenbild und semiquantitative Auswertung der BALF-Kulturen
berücksichtigte, teilten sie ihre Patienten in ein Kollektiv mit und ein Kollektiv
ohne Beatmungsassoziierte Pneumonie ein. Außerdem wurde die Endotoxin-
Konzentration in der BALF gemessen.
Mit Hilfe der 34 BAL und der oben erwähnten klinischen Parameter wurden 11
Pneumonieepisoden bei 9 Patienten gefunden. In der Pneumonie-Gruppe
wurde ein signifikanter Anstieg der Körpertemperatur (p <0,0001) gefunden, bei
Patienten ohne Pneumonie konnte kein signifikanter Unterschied gemessen
werden. Außerdem wurden in der Pneumonie-Gruppe signifikant höhere
Endotoxinspiegel gefunden (p <0,0001), diese zeigten auch eine Korrelation mit
der Körpertemperatur nach 3h (r =0,37, p =0,031).
Hier ist jedoch anzumerken, dass die Ausgangstemperatur bei den Pneumonie-
Patienten, entsprechend dem verwendeten Pneumonie-Diagnose-Score, schon
erhöht war (38,1 ±0,2 vs. 37,6 ±0,2°C, p =0,054), der Unterschied verfehlt bei
kleinem Kollektiv nur knapp die Signifikanz.
Bei 73% der Pneumonie-Patienten wurde im Anschluss an die Bronchoskopie
ein Anstieg von >1°C nachgewiesen, aber nur bei 17% der Patienten ohne
Beatmungs-assoziierte Pneumonie.
An dieser Stelle stellt sich die Frage, ob eine solche Dynamik in der
Körpertemperatur bei Pneumonie-Patienten nicht auch ohne eine vorher
durchgeführte BAL denkbar ist.
77
In der hier diskutierten Studie erwies sich der Anstieg der Körpertemperatur bei
Patienten mit einer Lungenkolonisation signifikant höher, als bei Patienten ohne
Besiedlung der unteren Luftwege. Temperaturerhöhungen >39°C bzw. Anstiege
von >2°C wurden nur bei Patienten gefunden, bei denen Keime in der BALF
nachzuweisen waren. Im Untersuchungskollektiv von Krause et al. befanden
sich aufgrund des Studiendesigns nur Patienten ohne pathogene Keime in der
BALF, trotzdem kam es hier bei 24% der Untersuchten zur Fieberentwicklung.
Ein Erklärungsansatz liegt vielleicht in den von Krause et al. gefundenen
erhöhten Ausgangsspiegeln der Zytokine vor Bronchoskopie. Für diese
Erhöhung wären unterschiedliche Gründe denkbar, aber eine mögliche Ursache
wäre sicherlich die Kolonisierung der Luftwege mit pathogenen Erregern,
eventuell daraus resultierende erhöhte Endotoxinspiegel und damit die
Mobilisation und Aktivierung von Entzündungszellen, speziell Makrophagen. Die
erhöhte Aktivität der Makrophagen, bei Patienten mit Kolonisation, könnte dann
nicht nur zu höheren Ausgangsspiegeln der genannten Zytokine, sondern auch
zu einer größeren Zytokinausschüttung nach der Bronchoskopie bzw. nach der
BAL führen.
In der vorgelegten Arbeit konnten ein Einfluss des Alters der Patienten, eine
Auswirkung der BAL-Indikation oder Unterschiede in Zellzahl und BALF-
Zytologie bei Patienten mit und ohne Fieberschub nicht gefunden werden.
Auch eine Assoziation zwischen erhöhten Entzündungsparametern und
erhöhter Körpertemperatur war nicht belegbar.
Abschließend muss gesagt werden, dass weiterhin fraglich bleibt, ob es eine
isolierte Ursache für einen Anstieg der Körpertemperatur nach einer BAL
wirklich gibt. Wahrscheinlicher ist sicherlich, dass verschiedene, zum Teil
zusammenwirkende Faktoren, wie eine BAL-assoziierte Bakteriämie,
Kolonisierung oder Infektion der unteren Luftwege, ein dadurch erhöhtes
Endotoxinvorkommen in der Lunge oder die vermehrte Ausschüttung von
Zytokinen in den Blutkreislauf für den nach Lavagen beobachteten
Temperaturanstieg verantwortlich sind.
78
5 Zusammenfassung In der vorliegenden Studie wurde bei Kindern mit Erkrankungen der unteren
Atemwege der Einfluss von potentiell pathogenen Bakterien in den unteren
Atemwegen, dem Oropharynx und im Blut auf den Verlauf der
Körpertemperatur im Anschluss an eine Bronchoskopie untersucht. Es wurde
auch überprüft, in wie weit eine Besiedlung der unteren Luftwege zu
Veränderungen der Differentialzytologie der bronchoalveolären
Lavageflüssigkeit (BALF) führt. Darüber hinaus wurde die bakterielle
Besiedlung der unteren Atemwege mit der des Oropharynx verglichen.
Bei 54 stationären Patienten im Alter zwischen 4 Monaten und 15 Jahren wurde
nach Abnahme eines Rachenabstriches (n=49) eine Bronchoskopie mit
anschließender BAL durchgeführt, danach wurden Blutkulturen abgenommen
und der Verlauf der Körpertemperatur dokumentiert (n=31). Die BALF wurde
differentialzytologisch ausgewertet (n=45) und mikrobiologisch untersucht
(n=51).
7 Kinder zeigten einen Temperaturanstieg von >2°C. Alle 7 hatten einen
positiven Keimnachweis in der BAL. Zwei dieser Keime konnten auch im
Rachenabstrich gefunden werden, ein Keim wurde auch in der Blutkultur
nachgewiesen. Der Temperaturanstieg von Patienten mit Keimnachweis in der
BALF war signifikant höher als bei solchen ohne BALF-Keimnachweis
(p ≤0,04).
Signifikante Unterschiede bezüglich der demographischen Daten, der
Bronchoskopie-Indikation, des Bronchoskopie-Ergebnisses sowie dem Ausfall
der BALF-Differentialzytologie zwischen Kindern mit und Kindern ohne
Fieberentwicklung wurden nicht gezeigt.
Veränderungen in der Zytologie bei positivem Keimnachweis wurden v.a. in der
1. Fraktion gefunden. Sowohl Zellzahl (p ≤0,02) als auch Anteil der neutrophilen
Granulozyten (p ≤0,01) an der Differentialzytologie waren signifikant höher als
in BALF ohne Nachweis von Bakterien. Ein Neutrophilen-Anteil ≥45% hatte
bezüglich der Vorhersage der BALF-Konzentration eines pathogenen Keimes
eine Sensitivität von 83,3% und eine Spezifität von 70,9%.
79
In 11 von 49 Rachenabstrichen wurden potentiell pathogene Bakterien
nachgewiesen. In 3 Fällen waren der Keim auf dem Abstrich und in der BALF
identisch. Von 38 Abstrichen ohne Keimnachweis konnte 21 Abstrichen eine
BALF mit Nachweis potentiell pathogener Keime zugeordnet werden.
Eine Kolonisierung der unteren Luftwege korreliert mit Veränderungen in der
BALF-Zytologie, v.a. in der 1. BAL-Fraktion. Signifikante Veränderungen zeigen
sich bei der Zellzahl und dem Anteil der neutrophilen Granulozyten. In engen
Grenzen kann man von einem erhöhten Anteil der Neutrophilen auf die
Keimkonzentration in der BALF schließen.
Ein diagnostisch nutzbarer Zusammenhang zwischen Keimbesiedlung des
Pharynx und einer Kolonisierung der unteren Luftwege bei Kindern mit
Atemwegserkrankungen scheint nicht zu bestehen.
80
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7 Danksagung Herrn Professor Dr. med. C. Rieger danke ich für die Möglichkeit diese Arbeit
an seiner Klinik durchführen zu können.
Mein ganz besonderer Dank gilt Herrn Privatdozent Dr. med. V. Stephan, der
diese Arbeit durch die Überlassung des Themas, v.a. aber durch seine
engagierte Betreuung und Unterstützung erst möglich gemacht hat.
Herrn Dr. med. H. Stein, Institut für allgemeine und spezielle Pathologie an der
Ruhr-Universität Bochum, danke ich für die Unterstützung bei der Einarbeitung
in die Differentialzytologie der BALF und für die Anfertigung der Fotografien.
Ebenfalls bedanken möchte ich mich bei Frau K. Kogelheide, Frau S. Himmen
und Frau S. Rathmann für die Hilfe bei der Anfertigung und Auswertung der
mikroskopischen Präparate.
88
8 Lebenslauf
Name:
Anschrift:
Geburtsdatum / -ort:
Konfession:
Familienstand:
Tanja Hemmers geb. Müller
Teuchertstraße 14, 81829 München
10.3.1977 in Koblenz
römisch-katholisch
verheiratet mit Dipl.-Kfm. Wolfgang Hemmers
1983-1987 Grundschule Koblenz-Metternich
1987-1996
06/1996
Bischöfliches Cusanus-Gymnasium Koblenz
Abitur
10/1996
09/1998 09/1999 09/2001
Praktisches Jahr:
10/2001 - 02/2002
02/2002 - 05/2002
05/2002 - 09/2002
Aufnahme des Medizinstudiums
an der Ruhr-Universität Bochum
Ärztliche Vorprüfung
Erster Abschnitt der ärztlichen Prüfung
Zweiter Abschnitt der ärztlichen Prüfung
Innere Medizin, Marienhospital Herne
Pädiatrie, Universitätskinderklinik,
St. Josef-Hospital Bochum
Chirurgie, Marienhospital Herne
10.10.2002
Dritter Abschnitt der ärztlichen Prüfung
01/2003 Ärztin im Praktikum an der Klinik für Kinder-
und Jugendmedizin, Ruhr-Universität,
St. Josef-Hospital, Bochum
Ab 07/2003 Ärztin im Praktikum an der Klinik für
Kinderkardiologie und angeborene Herzfehler am
Deutschen Herzzentrum München