48 Bronchoalveoläre Lavage

Joachim Müller-Quernheim

Definition

Die bronchoalveoläre Lavage (BAL) ist eine Technik, die es ermöglicht zelluläre und nicht-zelluläre Bestandteile der epithelialen Oberfläche des unteren Respirationstrakts zu gewinnen. Sie unterscheidet sich vom Waschen der Bronchien, bei dem entweder Sekrete oder kleinere Anteile von instilliertem Kochsalz aus den zuvor genannten Atemwegen zurück gewonnen werden /1/.

Technische Aspekte

Die BAL wird im Rahmen einer Fiberoptik-Inspektion des Bronchialbaumes durchgeführt, und zwar bevor eine Biopsie oder das Bürsten von Bronchien erfolgt, damit möglichst kein Blut zurück gewonnen wird, das den Anteil zellulärer und nicht-zellulärer Bestandteile verfälschen würde. Bei lokalisierten Erkrankungen sollte das entsprechende Bronchialsegment lavagiert werden. Bei einer diffusen Erkrankung wird der rechte mittlere Lappen oder die Lingula lavagiert. Der Patient liegt dann auf dem Rücken, somit begünstigt die Anatomie die maximale Gewinnung von Flüssigkeit und von Zellen aus diesen Regionen /2/.

48.1 Indikation

Diagnostische Lavage bei nicht neoplastischen Erkrankungen der Lungen.

• Ausschluss von Infektionen, besonders opportunistischer bei immun kompromittierten Patienten mit Pathogenen, die nicht dafür bekannt sind den unteren Respirationstrakt zu besiedeln
• Nachweis von Pathogenen wie Pilze, Viren, Bakterien und Mykobakterien zu deren Diagnostik und Resistenztestung
• Gewinnen von Zellen bei Verdacht auf interstitielle Lungenerkrankung.

Therapeutische Lavage:

• Alveoläre Proteinose.
• Aspiration von Kontrastmitteln oder Magensaft.
• Sekretverhalt bei Asthma bronchiale.

48.2 Untersuchungsmaterial

Die BAL wird im Rahmen einer fiberbronchoskopischen Untersuchung durchgeführt. Zur Fiberbronchoskopie siehe Lit. /3/.

Das Bronchoskop muss so positioniert werden, dass eine maximale Rückgewinnung der instillierten Flüssigkeit gewährleistet ist. Dies wird mit Instrumenten erreicht, die einen Durchmesser von 5,0–6,5 mm aufweisen, wenn sie in der dritten bis vierten Bronchusgeneration in Verschlussposition gelangen.

Obwohl die Lavageflüssigkeit vom Ende des Bronchoskops bis zur Alveole noch etwa 10–12 Bronchusgenerationen durchfließen muss, stellt die bronchiale Oberfläche nur einen Anteil von etwa 2–4 % der gesamten lavagierten Fläche, so dass die alveoläre Fläche mit mehr als 95 % Anteil dominiert. Artefakte, die durch Veränderungen der bronchialen Epithelien hervorgerufen werden, lassen sich in der ersten Fraktion der zurück gewonnenen Lavageflüssigkeit erkennen. Wird diese verworfen, so kann man davon ausgehen, dass nur alveoläre Phänomene erfasst werden.

Auf bronchiale Artefakte, z.B. durch Husten, kann geschlossen werden, wenn in der Differentialzytologie Plattenepithelien und Flimmerepithelien gesehen werden. Zur Vermeidung von Verunreinigungen muss die BAL vor der Entnahme von transbronchialen Biopsien oder Bürstenbiopsien durchgeführt werden. Bei lokalisierten Erkrankungen muss das radiologisch befallene Segment lavagiert werden.

Zur Vermeidung von Verunreinigungen oder bronchialen Artefakten kann durch den Arbeitskanal ein Katheter bis in das interessierende Segment vorgeschoben und dieses so gezielt lavagiert werden.

Bei disseminierten Erkrankungen wird die Lingula oder der Mittellappen lavagiert. Vorausgesetzt, dass das Bronchoskop in der vierten bis fünften Bronchusgeneration in Verschlussposition liegt, werden 1,5–3 % der Oberfläche der Lungen erfasst, das entspricht 10⁶ Alveolen. Das gewonnene Material sollte repräsentativ sein, um Veränderungen durch disseminierte Lungenerkrankungen, wie z.B. die Sarkoidose, zu reflektieren. Bei anderen diffusen Lungenerkrankungen sollte ein radiologisch eindeutig befallenes Segment lavagiert werden, da die Veränderungen nicht gleichförmig in der gesamten Lunge auftreten.

Zur Lavage umschriebener Veränderungen wird das Bronchoskop in den zuführenden Segmentbronchus eingebracht. Durch entsprechende Lagerung des Patienten, z.B. Kopftieflage bei basalen Segmenten, Seitenlage bei lateralen Segmenten, wird eine ausreichende Rate der Rückgewinnung gewährleistet. Eine BAL kann auch beim beatmeten Patienten durchgeführt werden.

Als Spülflüssigkeit kommt ungepufferte oder gepufferte, sterile, isotone, 37 °C warme Kochsalzlösung zum Einsatz. Es werden Fraktionen von 20–60 ml bis zu einem Gesamtvolumen von 150–300 ml instilliert und sofort aspiriert. Eine vorgegebene Verweilzeit muss nicht eingehalten werden. Werden Volumina von unter 100 ml eingesetzt, so können bronchiale Veränderungen die Differentialzytologie beeinflussen. Von den ersten Fraktionen werden nur geringe Anteile zurück gewonnen. Im Laufe der Untersuchung erhöht sich die Rate der Rückgewinnung, so dass insgesamt 60–70 % aspiriert werden können. Bei obstruktiven Lungenerkrankungen, Lungenemphysem und Rauchern sinkt die Rate der Rückgewinnung /1/.

Die Lavageflüssigkeit wird in silikonisierten Glas- oder in Polyethylengefäßen aufgefangen und gekühlt. Dies verhindert ein Adhärieren der Alveolarmakrophagen an den Gefäßwandungen, da sonst durch den Verlust von Alveolarmakrophagen falsch hohe Anteile an Lymphozyten gefunden werden. Für eine ausreichende Reproduzierbarkeit und Aussagekraft sollte eine Rückgewinnungsrate von 30 % erreicht werden /4/.

Eine sofortige mikrobiologische Aufarbeitung ist anzustreben. Für zytologische Routineuntersuchungen kann die BAL auch versandt werden. Es ist jedoch günstiger, luftgetrocknete Präparate nach Zytozentrifugen zu versenden.

48.3 Aufarbeitung der Proben

Zur Bestimmung der Zellausbeute wird die Lavageflüssigkeit vereint und sorgfältig gemischt und zur Entfernung von Schleimflocken wird sie durch sterile Mullkompressen filtriert. Ein kleines Volumen wird zur Untersuchung mit einem Hämatologie Analysator verwendet. Die BAL wird bei niedriger Umdrehungszahl für 10–20 Minuten zentrifugiert und der Überstand zur Bestimmung der nicht zellulären Bestandteile verwendet. Das Zellpellet wird in Hank’s balanced salt solution oder salzhaltigem Phosphatpuffer resuspendiert /1, 2/.

Differentialzytologie

Sie wird gewöhnlich anhand eines mit May-Grünwald oder Wright-Giemsa gefärbten Zytozentrifugenpräparates durchgeführt. Um eine ausreichende Exaktheit auch bei kleinen Prozentzahlen zu erreichen, müssen 200–600 Zellen in zufällig gewählten Gesichtsfeldern in der Lichtmikroskopie ausgezählt werden. Die prozentuale Verteilung von Alveolarmakrophagen, Lymphozyten, neutrophilen und eosinophilen Granulozyten sowie anderen Zelltypen wird bestimmt /1/.

Lymphozytensubpopulationen

Die Bestimmung der Subpopulationen an Lymphozyten erfolgt mittels der Durchflusszytometrie oder anhand immunzytochemischer Färbungen /7, 9/.

Gelöste Bestandteile

Bestimmt werden können Albumin, Transferrin, Immunglobuline, Komplement, Enzyme, Enzyminhibitoren, Tumormarker und Entzündungsmediatoren. Geringfügige Veränderungen in pathologischen Zustandsformen und unzureichend erstellte Referenzwerte sprechen gegen eine generelle Durchführung dieser Untersuchungen /7/.

Referenzbereich

Siehe Tab. 48-1 – Referenzbereich für Biomarker der BAL.

48.4 Bewertung

Bedeutung der BAL in der Diagnostik

Die zellulären Komponenten der BAL werden bestimmt bei Patienten mit infektiöser Erkrankung der Lunge, bei interstieller Lungenerkrankung, hypersensitiver Pneumonitis und idiopathischer Lungenfibrose. Siehe Tab. 48-2 – Lungenerkrankungen, bei denen die BAL nützliche Informationen zur Diagnostik und Therapie liefert.

Makroskopische Beurteilung

Die BAL kann wertvolle Hinweise geben. So liegt z.B. bei einer milchigen Trübung eine alveoläre Proteinose, bei zunehmender orange roter Verfärbung der Fraktionen der Lavage eine Lungenhämosiderose oder alveoläre Hämorrhagie vor.

Differentialzytologie und Immunphänotypisierung

Die Differentialzytologie zeigt Störungen mit einem erhöhten Anteil spezifischer BAL-Zelltypen und Änderungen des CD4⁺/CD8⁺-Verhältnisses an /2/. Siehe Tab. 48-3 – Erkrankungen die mit einem erhöhten Anteil BAL-spezifischer Zelltypen einhergehen.

Abnormale Muster an Zellen, die auf eine spezifische interstitielle Lungenerkrankung hinweisen, sind /2/:

• Ein Anteil von Lymphozyten über 25 % weist auf eine granulomatöse Erkrankung hin (Sarkoidose, Hypersensitivitäts-Pneumonitis, chronische Beryllium-Erkrankung), auf eine zelluläre unspezifische interstitielle Pneumonie, die kryptogene organisierende Pneumonie oder ein Lymphom.
• Ein CD4⁺/CD8⁺-Verhältnis über 4 ist spezifisch für eine Sarkoidose in Abwesenheit eines größeren Anteils von anderen Entzündungszellen.
• Der Lymphozytenanteil über 50 % lässt eine Hypersensitivitäts-Pneumonitis oder eine unspezifische interstitielle Pneumonie vermuten.
• Der Anteil neutrophiler Granulozyten über 50 % unterstützt die Vermutung einer akuten Lungenschädigung, einer Aspirationspneumonie oder einer eitrigen Infektion.
• Ein Eosinophilenanteil über 25 % ist virtuell diagnostisch auf eine akute oder chronische Eosinophilenpneumonie.
• Ein Zellanteil über 1 % Mastzellen, über 50 % Lymphozyten und über 3 % neutrophiler Granulozyten lässt eine Hypersensitivitäts Pneumonitis vermuten.

Alveolarmakrophagen

Bei floriden Prozessen verändern sich ihre Charakteristika. Weniger jugendliche Monozyten ähnliche Formen sind vermehrt vertreten. Diese lassen sich ebenfalls immunzytochemisch erfassen. Da die Alveolarmakrophagen physiologischerweise zu über 95 % das mermal HLA-DR exprimieren /10/, sind keine klinisch verwertbaren Differenzen bei entzündlichen Prozessen zu erwarten. Die Aussage der HLA-DR Expression auf Lymphozyten über ihren Aktivierungszustand ist begrenzt. Daher führen bei diesem Parameter nur Verlaufsbeobachtungen zu klinisch verwertbaren Informationen.

Die BAL liefert bei Patienten mit pulmonaler Blutung Material zur Diagnostik, z.B. Hämosiderin beladene Makrophagen /1/.

48.4.1 Infektionskrankheiten

In der BAL können Infektionskrankheiten über den direkten Erregernachweis diagnostiziert werden.

Siehe Tab. 48-4 – Erreger die mittels BAL diagnostiziert werden.

Generell kann ein Erregernachweis in der Lavage nur akzeptiert werden, wenn eine Besiedlung mit den beobachteten Erregern saprophytär nicht vorkommt /1/. So kann beim Nachweis von Influenzaviren und Respiratory syncytial-Virus, die normalerweise nicht im Respirationstrakt vorkommen, eine Viruspneumonie angenommen werden, wenn die Viren aus der Lavage isoliert werden. Im Falle des Cytomegalievirus müssen zusätzlich zytologisch entsprechende zytopathische Effekte beobachtet werden, da das Virus auch von Gesunden aus dem Respirationstrakt abgesondert werden kann. Der gezielte Einsatz der PCR erhöht die Nachweisempfindlichkeit beträchtlich und wird bei immunkompromitierten Patienten empfohlen. Die klinische Wertigkeit ist jedoch noch nicht definitiv etabliert /11/.

Quantitativer Erregernachweis

Die Fähigkeit potentiell pathogener Keime, die Atemwege in Abwesenheit einer entsprechenden Erkrankung zu besiedeln, bereitet bei der Interpretation bakteriologischer Befunde aus der Lavage Schwierigkeiten. Quantitative Aussagen helfen weiter, denn bei einer Menge von mehr als 10⁵ Kolonie bildenden Einheiten pro ml Lavageflüssigkeit kann auf den entsprechenden Keim als Ursache der Erkrankung geschlossen werden, wenn die übrigen klinischen Befunde hiermit in Einklang stehen /12, 13/. Diese Einschränkung gilt insbesondere für atypische Mykobakterien, Candida spp. und Aspergillus spp. sowie weitere aufgeführte Erreger.

Siehe Tab. 48-4 – Erregernachweis in der BAL zur Erregerdiagnistik.

Häuslich erworbene Pneumonien

Bei Patienten mit HIV-Infektion, nach Transplantation und bei immunsupprimierten Patienten ist die BAL ein wertvolles diagnostisches Instrument /14/. Routinemäßige Nachsorgeuntersuchungen bei Lungen- oder Knochenmarktransplantierten ergaben in bis zu 10 % der Untersuchungen unerwartete Infektionen /15, 16/.

Nosokomiale und Respiratorpneumonien

Die BAL mit quantitativem Erregernachweis weist eine den konkurrierenden Verfahren wie geschützte Bürste, Biopsie, ungezielte bronchiale Absaugung, vergleichbare oder gar höhere Wertigkeit auf /17/. Sie wird durch eine 16-stündige Antibiotikapause vor der Untersuchung noch verbessert. Eine klinische Signifikanz der Befunde kann bereits bei 10³–10⁴ Kolonie-bildenden Einheiten pro ml Lavageflüssigkeit angenommen werden. Es muss kritisch angemerkt werden, dass falsch negative Befunde vorkommen und bei einem integrativen Ansatz eine Respiratorpneumonie auch ohne Keimnachweis diagnostiziert werden kann /18/.

48.4.2 Nicht-infektiöse Lungenerkrankungen

Bei nicht-infektiösen Erkrankungen können Befunde der BAL zum einen pathognomonische Zeichen einer bestimmten Erkrankung sein zum anderen hilfreiche, ergänzende Informationen liefern. Letztere können differentialdiagnostische und therapeutische Überlegungen beeinflussen und insbesondere für die Verlaufsbeurteilung Problem behafteter Fälle wertvoll sein.

Siehe

• Tab. 48-5 – Pathognomonische Befunde bei nicht-infektiösen Erkrankungen
• Tab. 48-6 – Nicht-infektiöse Erkrankungen, bei denen die bronchoalveoläre Lavage Informationen liefert.

48.4.3 Neoplasien

Maligne Lungenerkrankungen werden mit der BAL zytologisch diagnostiziert, wenn sie diffus strukturiert sind wie bei der Lymphangiosis carcinomatosa, bei malignen Lymphomen, Leukämien oder dem Alveolarzellkarzinom. Auch bei schwer zugänglichen peripheren Rundherden kann die BAL eine zytologische Diagnose ermöglichen. Bei Verdacht sollte immer auch eine transbronchiale Biopsie oder eine Bürstenbiopsie durchgeführt werden /19, 20/.

48.5 Hinweise und Störungen

Durchführung der BAL

Absolute Kontraindikationen existieren nicht. Relative sind: Mangelnde Kooperation des Patienten, Einsekundenkapazität unter 1.000 ml, Asthma bronchiale mit Obstruktion der Atemwege, Hyperkapnie, nicht korrigierbare Hypoxämie, ausgeprägte Herzrhythmusstörungen, Myokardinfarkt innerhalb der letzten 6 Wochen, nicht korrigierte hämorrhagische Diathesen und hämodynamische Instabilität /1/. Die fiberoptische BAL ist eine sichere Methode. Letale Komplikationen sind nicht berichtet. Gelegentlich werden Pyrexie (2,5 %), Bronchospasmus (0,7 %), Blutung (0,7 %) und Pneumonie (0,4 %) beobachtet /21/.

Aufarbeitung der Lavage

Unterschiedliche Details der Aufarbeitung, Fixierung und Färbung haben leider Auswirkungen auf die Differentialzytologie, die in einer falsch-niedrigen Zählung der Lymphozyten resultieren. Daher ist es notwendig, innerhalb einer Institution das gesamte Verfahren zu standardisieren und auch eigene Referenzbereiche zu erarbeiten.

Stabilität

Die zelluläre Untersuchungen sollten innerhalb 1 Stunde erfolgen, wenn die BAL in einem Ernährungs armen Milieu wie Kochsalz ist, oder nach 2–3 Stunden wenn ein der Ernährung dienendes Substrat hinzu gefügt wurde /2/.

Differentialzytologie

Die Verteilung der einzelnen Zellpopulationen ist nicht parametrisch. Ein Zusammenhang zwischen der Differentialzytologie und Lebensalter, Geschlecht, Rasse, Körperlänge oder Vitalkapazität besteht nicht /5/.

Referenzbereich

Sind für die Differentialzytologie und Durchflusszytometrie identisch für den relativen Anteil von T-Lymphozyten, CD4⁺, CD8⁺ und B-Zellen /22/. Für den Anteil der aktivierten HLA-DR⁺-Lymphozyten ergeben sich für die beiden Methoden erhebliche Unterschiede, da mit der Durchflusszytometrie die Fluoreszenzintensität des HLA-DR erfasst wird, die bei Aktivierung deutlich herauf reguliert wird, und mit den färberischen Methoden lediglich die Anzahl der positiven Zellen gezählt werden, die weniger stark schwanken. Die durchflusszytometrisch messbaren Werte liegen etwa 25 % unter den immunzytochemisch ermittelbaren.

Quantitativer Erregernachweis

Beachtet werden muss, dass nur bei einem Anteil von weniger als 1 % epithelialer Zellen in der Differentialzytologie die BAL als repräsentativ für die Alveole gilt und sich für die quantitative Diagnostik eignet /12, 14, 18, 20/.

Pädiatrie

In der Pädiatrie wird die BAL in der gleichen Weise wie beim Erwachsenen durchgeführt. Als Volumen ist 3 ml/kg Körpergewicht oder 10 % der funktionellen Residualkapazität akzeptiert. Die Mediane der publizierten Referenzwerte liegen ohne wesentliche Altersabhängigkeit bei den zuvor angegebenen Medianen für erwachsene Nichtraucher. Die Spannweiten sind jedoch deutlich größer und der Prozentsatz an Lymphpozyten ist bei Kindern unter 5 J. etwa doppelt so hoch wie bei Erwachsenen /23/.

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