DE19544431A1 - Spirometer - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Spirometer zur Durchführung der Sustained Maximal Inspiration (SMI)- Therapie, umfassend ein Meßgerät mit einem Durchfluß­ und/oder einem Volumenmesser, ein Mundstück und ein dieses an das Meßgerät anschließenden Verbindungs­ schlauch, wobei mindestens ein die Rückströmung der Atemluft vom Mundstück zum Meßgerät verhinderndes Rück­ schlagventil vorgesehen ist.

Derartige (Incentive) Spirometer, auch als Atemtrainer bezeichnet, sind in unterschiedlichen Ausführungen bekannt. Weit verbreitet ist beispielsweise ein unter der Bezeichnung "Coach"® vertriebenes Spirometer der Fa. Kendall; dies ist ein volumenorientierter Atemtrai­ ner, bei dem nach Überschreitung eines Mindestdurch­ flusses das inspirierte Atemhubvolumen auf einer Skala angezeigt wird. Auf dem gleichen Prinzip beruht der Atemtrainer "Voldyne"®. Andere bekannte Atemtrainer wie beispielsweise "Mediflo"®, "Respi-Flo III"®, "Respirex"® und "Triflo II"® sind lediglich durchflußkontrolliert; bei ihnen wird angezeigt, ob der Patient beim Einatmen einen bestimmten Durchfluß aufbringen kann. Bei diesen Geräten läßt sich die inspiratorische Vitalkapazität näherungsweise über die Zeit des entsprechenden Atemhubs berechnen.

Nach chirurgischen Eingriffen im Oberbauch- und/oder Thoraxbereich ist eine starke Verminderung aller Lungenvolumina nachweisbar. Die exspiratorischen und inspiratorischen Reservevolumina können minimal sein. Die Folge ist eine flache, einförmige Atmung. Spirome­ ter der eingangs genannten Art werden in dieser Situa­ tion zur Normalisierung der Lungenvolumina eingesetzt.

Denn bei Durchführung der SMI-Therapie mit gattungsge­ mäßen Spirometern werden transpulmonale Drücke erreichte, die eine maximale Entfaltung der Lungen und ein Offenhalten der Alveolen nach sich ziehen. Mit der gleichmäßigeren Belüftung der Alveolen steigt der Wirkungsgrad der Atemmuskulatur und die arterielle Sauerstoffsättigung an.

Auch zum präoperativen Atemtraining werden Spirometer der eingangs genannten Art eingesetzt.

Die bekannten Incentive Spirometer erfüllen zwar wesentliche Anforderungen im allgemeinen zur Zufrieden­ heit. So wird ein positiver Effekt einer SMI-Atemthera­ pie bei prä- und postoperativen Patienten mit bekannten Spirometern in verschiedenen Untersuchungen bestätigt. Atelektasen werden rückgebildet, und pulmonale Kompli­ kationen nehmen ab; es wurde bereits eine Verkürzung der Krankenhausverweildauer nachgewiesen. Unbefriedi­ gend sind die mit bekannten Spirometern in Anwendung der SMI-Therapie erzielbaren Erfolge jedoch bei Patien­ ten, die im Bereich der Atemwege zur Schleimbildung neigen, wie dies häufig postoperativ der Fall ist. Denn bei Anwendung herkömmlicher Spirometer beeinträchtigen sowohl atemsynchrone Bronchialkaliberschwankungen als auch eine Bronchialwandinstabilität bei chronischen obstruktiven Lungenerkrankungen (z. B. asthmatisch erkrankte Patienten) das Ausströmen der Luft. Die Folge hiervon ist, daß der Schleimabtransport erschwert ist. Anhaltende Verschleimungen verhindern jedoch eine gute Exspiration; dies kann im Extremfall eine Überblähung verschiedener Lungenanteile zur Folge haben ("air trapping"). Patienten mit verstärkter Schleimbildung werden somit bei Anwendung herkömmlicher Spirometer in die Pathologie des Emphysems trainiert. Doch selbst unabhängig von derartigen Extremfällen beeinträchtigt die Anwesenheit von Sekret in den größeren Luftwegen (Bronchien und Bronchiolen) den Erfolg der SMI- Therapie; denn Voraussetzung für die Rekrutierung von Alveolen durch diese Therapie ist, daß die größeren Luftwege nicht durch Sekret obstruiert sind.

Aus den genannten Gründen sind bekannte Incentive Spirometer auch bei Asthmatikern und Bronchitis-Patien­ ten sowie bei sonstigen chronischen obstruktiven Lungenerkrankungen nicht einsetzbar. Ebenso scheidet die Anwendung der SMI-Therapie mit herkömmlichen Spiro­ metern bei Patienten aus, die unter Emphysemen leiden.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Spirometer der eingangs genannten Art zu schaffen, das bei seiner Anwendung im Rahmen einer SMI- Therapie den Abtransport von Schleim aus den großen Luftwegen begünstigt. Zugleich soll der Anwendungsbe­ reich des Spirometers erweitert werden, indem auch Patienten, die zur Schleimbildung neigen und/oder unter chronischen obstruktiven Lungenerkrankungen leiden, unter Verwendung eines Spirometers ihre Atmung trainie­ ren können.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei dem gattungsgemäßen Spirometer dem Mundstück eine Ausblaseinrichtung zugeordnet ist, die mindestens eine als Strömungsdrossel wirkende Ausblasöffnung und ein dieser zugeordnetes Rückschlag­ ventil umfaßt. Der mit dem erfindungsgemäßen Spirometer trainierende Patient atmet somit nicht am Mundstück vorbei frei aus, sondern gegen den Widerstand der in die Ausblaseinrichtung des Spirometers integrierten Strömungsdrossel. Die Stenosierung der Exspiration beim Einsatz des erfindungsgemäßen Spirometers reduziert die Folgen atemsynchroner Bronchialkaliberschwankungen wie auch einer eventuellen pathologischen Bronchialwandin­ stabilität. Vorhandener Schleim wird - auch bei postoperativen Patienten - leichter abtransportiert und kann somit leichter abgehustet werden. Dies führt nicht nur dazu, daß das erfindungsgemäße Spirometer nicht nur bei restriktivene, sondern auch bei obstruktiven Lungenerkrankungen einsetzbar ist. Insbesondere wird auch bei Patienten mit restriktiven Lungenerkrankungen der therapeutische Erfolg der SMI-Therapie gesteigert, weil das die Rekrutierung von Alveolen beeinträchti­ gende Sekret in den größeren Luftwegen leichter abgehu­ stet wird.

Als weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Spirometers gegenüber solchen nach dem Stand der Technik ist hervorzuheben, daß seine Bedienung deutlich vereinfacht ist. Denn bei bekannten Spirometern muß der trainie­ rende Patient das Mundstück entsprechend seinem Atemrhythmus zum Einatmen in und zum Ausatmen aus dem Mund nehmen. Dies kann gerade bei älteren und/oder sehr kurzatmigen Patienten Koordinationsprobleme nach sich ziehen, welche hinwiederum verhindern, daß sich ein ausgeglichener Atemrhythmus einstellt. Beim erfindungs­ gemäßen Spirometer behält der seine Atmung trainierende Patient hingegen das Mundstück für die Dauer des Trainings ständig im Munde, da er durch das Mundstück nicht nur ein-, sondern auch ausatmet. Infolgedessen stellt sich bei Patienten, die mit dem erfindungsgemä­ ßen Spirometer trainieren, deutlich schneller ein ausgeglichener Atemrhythmus ein als bei Anwendung herkömmlicher Spirometer.

Durch die stenosierte Exspiration ist das erfindungsge­ mäße Spirometer, anders als dies für solche nach dem Stand der Technik zutrifft, zur Durchführung eines SMI- Atemtrainings auch bei solchen Patienten geeignet, die zur Emphysem-Bildung neigen. Selbst Asthma und Bronchi­ tis stehen einem Atemtraining mit dem erfindungsgemäßen Spirometer nicht entgegen.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Spirometers zeichnet sich dadurch aus, daß die Ausblas­ einrichtung zur Aufnahme auswechselbarer Drosselein­ sätze mit unterschiedlichen Strömungsquerschnitten ausgebildet ist. Auf diese Weise läßt sich das Spirome­ ter mit nur minimalem Aufwand an die Konstitution des jeweils trainierenden Patienten anpassen.

Die das erfindungsgemäße Spirometer kennzeichnende Ausblaseinrichtung kann in verschiedener Weise reali­ siert sein. Insbesondere ist möglich, sie unmittelbar in das Mundstück zu integrieren. Auf diese Weise läßt sich das Totraumvolumen minimieren; nur die geringe Menge der im Mundstück verbliebenen ausgeatmeten Luft wird beim nächsten Atemzug wieder eingeatmet. Aber auch die Unterbringung der Ausblaseinrichtung in einem mit dem Mundstück zusammensteckbaren, gesondert handhabba­ ren Ventilkopf kann zweckmäßig sein, und zwar unter dem Gesichtspunkt der Umrüstung herkömmlicher Spirometer zu solchen nach der Erfindung und/oder Verwendung herkömm­ licher Komponenten.

Bei dem erfindungsgemäßen Spirometer ist das Rückschlagventil, das die Rückströmung der Atemluft vom Mundstück zum Meßgerät verhindert, zweckmäßigerweise im Bereich des Mundstücks angeordnet. Dabei kann es, je nach der Ausgestaltung der Ausblaseinrichtung, in dem Mundstück selbst oder aber in dem Ventilkopf unterge­ bracht sein. Indem das genannte Rückschlagventil von seiner bisherigen Anordnung direkt am Meßgerät in den Bereich des Mundstücks verlegt wird, wird verhindert, daß Atemluft beim Ausatmen in den Verbindungsschlauch gelangt. Dies ist insbesondere unter hygienischen Gesichtspunkten anzustreben.

Ebenfalls aus hygienischen Gründen kann im Bereich des Mundstücks ein Filterelement vorgesehen sein, das aus der ausgeatmeten Luft Feuchtigkeit und/oder Keime herausfiltert. Dies empfiehlt sich insbesondere bei solchen Spirometern, bei denen infolge der Verwendung eines gesonderten Ventilkopfes ein nicht zu vernachläs­ sigendes Totraumvolumen besteht; denn ohne Verwendung eines derartigen Filters würden entsprechend dem Totraumvolumen ausgeatmete Keime bzw. Feuchtigkeit beim darauffolgenden Atemzug wieder eingeatmet.

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. In ihr zeigt

Fig. 1 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfin­ dungsgemäßen Spirometers und

Fig. 2 ein Detail einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung.

Das in Fig. 1 dargestellte Spirometer umfaßt ein im wesentlichen herkömmliches Meßgerät 1, einen Verbin­ dungsschlauch 2, eine Ausblaseinrichtung 3 sowie ein Mundstück 4. Dargestellt ist beispielhaft das Meßgerät des bekannten Atemtrainers "Coach"® der Fa. Kendall. Dieses Meßgerät umfaßt einen Meßzylinder 20, in welchem ein Kolben 21 verschiebbar geführt ist. Ein Flow- Indikator 22 zeigt an, ob der angesaugte Luftstrom innerhalb der vorgegebenen Grenzen liegt. Der Meßzylin­ der ist mit einer dem Atemhubvolumen entsprechenden Skala 23 sowie einer verstellbaren Markierung 24 verse­ hen. Da das Meßgerät und seine Komponenten bekannt sind, wird auf eine weitergehende Erläuterung verzich­ tet. Die Abweichung des Meßgeräts 1 gegenüber dem Stand der Technik besteht ausschließlich darin, daß ein die Rückströmung der Atemluft vom Mundstück zum Meßgerät verhinderndes Rückschlagventil an ihm nicht vorgesehen ist. In gleicher Weise wie das Meßgerät des Atemtrai­ ners "Coach"® sind diejenigen weiterer bekannter Spirometer einsetzbar, wie beispielsweise "Respi-Flo III"®, "Mediflo"®, "Voldyne"®, "Triflo II"®, "Respirex"®.

Der Verbindungsschlauch 2 sowie das Mundstück 4 sind identisch wie beim Stand der Technik. Die Ausblasein­ richtung 3 ist als Ventilkopf 5 ausgebildete, der mit dem Verbindungsschlauch 2 sowie dem Mundstück 4 durch Zusammenstecken verbunden werden kann. Der Ventilkopf 5 weist hierfür zwei Anschlußstutzen 6 bzw. 7 auf, die an die Durchmesser des Verbindungsschlauchs 2 bzw. der Tülle 8 des Mundstücks 4 angepaßt sind. Im Bereich des Anschlußstutzens 6 ist ein als Membranventil ausgebil­ detes Rückschlagventil 9 vorgesehen, das eine Rückströ­ mung der Atemluft aus dem Ventilkopf 5 in den Verbin­ dungsschlauch 2 verhindert.

Der Ventilkopf 5 weist darüberhinaus zwei Ausblaskanäle 10 auf, welche seitwärts von dem rohrförmigen Mittel­ stück abzweigen. Auf jeden der beiden Ausblaskanäle 10 ist eine Kunststoffkappe 12 fest aufsteckbare, welche ein Rückschlagventil 9, Ausströmöffnungen 13 sowie ein Schutzgitter 15 zum Schutz der Membran des Rückschlag­ ventils vor Fremdkörpern aufweist. Die Rückschlagven­ tile 11 verhindern ein Einströmen von Luft aus der Umgebung in den Ventilkopf durch die Ausblaskanäle 10. Im Zusammenwirken der Rückschlagventile 9 und 11 ist somit sichergestellt, daß beim Einatmen durch das Mundstück 4 ausschließlich Luft durch das Meßgerät 1 und den Verbindungsschlauch 2 angesaugt und beim Ausat­ men die Atemluft ausschließlich durch die Ausblaskanäle 10 ausgeblasen wird.

Die Ausströmöffnungen 13 verengen den Querschnitt der Ausströmkanäle 10 und bewirken eine Stenosierung der Ausatmung. Verschiedene Kunststoffkappen 12 mit unter­ schiedlich großen Ausströmöffnungen 13 können gegenein­ ander ausgetauscht werden.

Fig. 2 veranschaulicht, daß zwischen dem Mundstück 4 und dem Ventilkopf 5 ein Filter 14 angeordnet werden kann. Das Gehäuse des Filters 14 ist mit Anschlußstut­ zen 17 bzw. 18 versehen, welche einer durch Zusammen­ stecken herstellbaren Verbindung mit dem Mundstück 4 und dem Ventilkopf 5 dienen. Die Filterelemente 16 des Filters 14 entfernen aus der ausgeatmeten Atemluft Feuchtigkeit und Keime. Auf diese Weise ist die aus dem Totraumvolumen des Ventilkopfs 5 beim nachfolgenden Atemzyklus erneut angesaugte, zuvor ausgeatmete Luft keimfrei und trocken.

Im übrigen entspricht die gemäß Fig. 2 eingesetzte Ausblaseinrichtung 3 derjenigen gemäß Fig. 1, so daß auf die vorausgegangenen Erläuterungen verwiesen wird.

Claims (6)

1. Spirometer zur Durchführung der Sustained Maximal Inspiration (SMI)-Therapie, umfas­ send ein Meßgerät (1) mit einem Durchfluß­ und/oder einem Volumenmesser, ein Mund­ stück (4) und einen dieses an das Meßgerät (1) anschließenden Verbindungsschlauch (2), wobei mindestens ein die Rückströmung der Atemluft vom Mundstück zum Meßgerät verhinderndes Rückschlagventil (9) vorge­ sehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Mundstück (4) eine Ausblaseinrich­ tung (3) zugeordnet ist, die mindestens eine als Strömungsdrossel wirkende Ausblasöffnung (13) und ein dieser zuge­ ordnetes Rückschlagventil (11) umfaßt.

2. Spirometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausblaseinrichtung (3) zur Aufnahme auswechselbarer Drosseleinsätze (12) mit unterschiedlichen Strömungsquer­ schnitten ausgebildet ist.

3. Spirometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausblaseinrichtung (3) in das Mundstück (4) integriert ist.

4. Spirometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausblaseinrichtung (3) in einem mit dem Mundstück (4) zusammensteckbaren, gesondert handhabbaren Ventilkopf (5) untergebracht ist.

5. Spirometer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das die Rückströmung der Atemluft vom Mundstück zum Meßgerät verhindernde Rückschlagventil (9) in dem Ventilkopf (5) angeordnet ist.

6. Spirometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Mundstücks ein Filter (14) vorgesehen ist.