DE2201867A1

DE2201867A1 - Luftroehrenschlauch mit selbstaufblaehender manschette

Info

Publication number: DE2201867A1
Application number: DE19722201867
Authority: DE
Inventors: Jacob Abouav; Theodore N Finley
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-01-18
Filing date: 1972-01-15
Publication date: 1973-05-10
Also published as: DE2201867C3; CA995542A; GB1324311A; DE2201867B2; FR2122466B1; FR2122466A1

Description

Luftröhrenschlauch mit selbstaufblähender Manschette.

Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der entsprechenden U.S. Anmeldung Ser. Mo. 107 32 7 vom 18. Januar 1971 in Anspruch genommen.

Zur Ausführung einer Zwischen-Oberdruckbeatmung (Intermediate positive pressure breathing, abgekürzt IPPB) stehen die unterschiedlichsten Ausführungen von Luftröhrenschläuchen zur Verfügung. Diese Schläuche sind entweder von einer Ausführung, die zur endotrachealen Behandlung in der Hand eines Anästhologen zum Einsetzen in die Luftröhre durch Nase oder Mund bestimmt ist, oder von tracheotomischer Ausführung, die bei Vorhandensein eines Luftröhrenschnitts durch den Schnitt einsetzbar ist. Bei beiden Ausführungen wirkt die Manschette in der Weise, daß sie einen ausreichend hohen Druck gegen die Luftröhren- schleimhaut ausübt und eine Abdichtung gegen diese bewirkt, 80 daß während der Einblasung durch ein Beatmungsgerät (JPPB-Maschine) keine Luft um den Schlauch herum aus der

3QÖ819/06U

Luftröhre austreten kann. Ein übermäßig hoher oder lang anhaltender Druck, der von bekannten Manschetten ausgeübt wird, führt zu vielen traumatischen Störungen der Luftröhrenschleimhaut, so daß es schließlich zu einer Drucknekrose (Brand), Blutung, Entzündung, Geschwürbildung, Granulation, einem ödem oder sogar zu einem Luftröhrenriß kommt. Das Risiko des Auftretens derartiger Störungen läßt sich dadurch herabsetzen, daß nur der erforderliche Mindestmansche ttendruck aufgebracht wird, der jedoch schwierig zu bestimmen ist, und die Luft periodisch wie z.B. in stündlichen Abständen durch eine Pflegekraft aus der Manschette abgelassen wird. Das periodische Ablassen von Luft ist mit mehreren Nachteilen behaftet, indem es eine nahezu ständige Aufsicht durch eine Pflegekraft erforderlich macht, die Gefahr einer Beschädigung der Manschette beim Sterilisieren oder Einsetzen derselben in die Luftröhre in sich birgt und ein genaues periodisches Wiederaufblähen auf den gewünschten Druck erforderlich macht.

Ein Versuch, die vorgenannten Nachteile zu beheben, ist in einem Aufsatz von H.E. Martinez mit dem Titel "An Improved Cuffed Tracheostomy Tube For Use With Intermittent Positive Pressure Breathing " (Verbesserter tracheotomischer Schlauch mit Manschette zur Verwendung mit intermittierender Überdruckbeatmung) im Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery« Band U7, Seite UOU (196U) beschrieben. Bei diesem Gerät weisen die Seiten eines Luftröhrenschlauchs eine Vielzahl von Luftlöchern auf und eine dünne, rohrförmige Gummi-

309819/06U

manschette von gleichem Durchmesser wie der Innendurch messer der Luftröhre ist so auf den Schlauch aufgesteckt, daß sie sämtliche seitlichen Löcher bedeckt, wobei die Manschettenenden an dem Schlauch angenäht sind. Die Man schette ist in der Weise ausgelegt, daß sie sich durch die von dem Beatmungsgerät zugeführte und durch die seitlichen Löcher des Luftröhrenschlauchs in sie eintretende Luft gegen die Wand der Luftröhre ausdehnt. Wenn das Gerät einwandfrei arbeitet, bestehen seine Vorteile darin, daß es a) einen Höchstdruck erzeugt, der den des Beatmungsgeräts nicht übersteigt, b) nur intermittierend Druck ausübt und c) die Fehlerursachen und dauernde Beaufsichtigung bei der periodischen Aufblähung und Ablassen der Luft aus der Manschette ausschaltet.

Der Luftröhrenschlauch nach Martinez hat aufgrund mehrerer konstruktionsbedingter Nachteile keinen Eingang in die Medizin gefunden. Die vielleicht am meisten störende Eigenschaft ist, daß sich die Luftlöcher des Luftröhren- schlauchs durch Schleim und andere Lungensekrete verstopfen. Diese Sekretion wird durch das Vorhandensein des Luftröhren- schlauchs angeregt und es erfolgt eine so starke Sekretion, daß diese durch intermittierendes Einführen eines Katheters in den Schlauch abgeführt werden muß. Zur Vermeidung von Lungenverletzungen muß der Katheter biegsam ausgebildet sein, so daß bei jedem Einführen des Katheters die nicht von der Hand zu weisende Gefahr besteht, daß das Katheterende durch ein Luftloch hindurchgeschoben wird und die Manschette zerreißt.

309819/0643

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen einfachen und preiswerten Luftröhrenschlauch mit Manschette zu schaffen, der nicht mit den Nachteilen bekannter Geräte behaftet ist, sich beim Einatmen des Patienten selbsttätig aufbläht und beim Ausatmen selbsttätig entleert und mit einem wesentlich geringeren Druckhöchstwert als dem zur Einblasung benötigten Druck arbeitet.

Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß ein Luftröhrenschlauch mit selbstaufblähender Manschette, der zur Atmungsunterstützung in das tracheale Lumen eines Patienten einsetzbar ist, vorgeschlagen. Dieser Schlauch ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch eine Kanüle mit offenem Ende und einer keine Löcher aufweisenden zylindrischen Wand, die zwischen ihren Enden eine biegsame, in Radialrichtung ausdehnbare rohrförmige Manschette trägt, welche in einen ausgedehnten und einen nicht ausgedehnten Zustand bringbar ist und wenigstens einen mittleren Abschnitt aufweist, der wesentlich größer ist als die zylindrische Wand und mit dieser im ausgedehnten oder nicht ausgedehnten Zustand der Manschette eine kontinuierliche Ringkammer mit wenigstens einer Luftöffnung bildet und nach Einsetzen des Luftröhrenschlauchs in das tracheale Lumen während der Einatmungsphase durch die in die Lunge des Patienten eingeführte und unter dem Einfluß des Lungengegendrucks durch die öffnung in die Kammer eintretende Luft in den ausgedehnten Zustand in abdichtendem Eingriff der Manschette mit dem trachealen

309319/0643

f ■ :

j Lumen bringbar und während der Ausatmungsphase aufgrund der durch die öffnung aus der Kammer aus- und in das

t tracheale Lumen eintretenden Luft in den nicht ausgedehnten Zustand unter Aufhebung des Dichteingriffs, so daß Luft an der Manschette vorbeigelangen kann, bringbar ist. Wenn der Patient ausatmet, fällt der Lungengegendruck weg, so daß sich die Manschette zusammenziehen kann, die Abdichtung gegen die Luftröhre entfällt und Luft an der Manschette vorbeiströmen kann. Zwecks leichter Aufblähbarkeit weist die Manschette entsprechend einem weiteren Merkmal der Erfindung eine Oberlänge in Form eines ringförmig eingefalteten Abschnitts auf.

Die Erfindung wird im nachfolgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines

Luftröhrenschlauchs, der in das tracheale Lumen eines Patienten eingesetzt und an ein Beatmungsgerät (IPPB-Maschine) angeschlossen ist.

Figuren 2 und 3 sind seitliche Ansichten der Manschette und zeigen den Luftdurchsatz beim ν Einatmen bzw. Ausatmen des Patienten.

Fig. f ist ein Querschnitt durch den in den Fig.

2 und 3 dargestellten Manschettenabschnitt. In Fig. 1 ist ein Tracheal- oder Luftröhrenschlauch mit Manschette gemäß der Erfindung dargestellt, der in das

309&19/0643

ft,.. ' ■ ■. ■ ■

tracheale Lumen (worunter der von der Luftröhre umschlossene Hohlraum zu verstehen ist) eingeführt ist. Das Gerät ist entsprechend der schematischen Darstellung vermittels eines Schlauchs und über Ventile mit einem Beatmungsgerät wie z.B. einer IPPB-Maschine 10 verbunden. Bei dem hier dargestellten Gerät handelt es sich um eine endotracheale Ausführung. Der Schlauch mit Manschette läßt sich jedoch genausogut auch in tracheotomischer Ausführung herstellen und wird dann durch eine chirurgisch angebrachte Öffnung (Luftröhrenschnitt) in die Luftröhre eingeführt. Das Gerät weist eine Kanüle 11 mit offenem Ende und einer zylindrischen Wand, in der sich keine Löcher befindeη, auf. Das innere Ende 11a der Kanüle ist in einer Ebene unter einem Winkel zur Kanülenachse abgeschnitten, so daß sich die Kanüle mühelos in das tracheale Lumen einführen läßt. Dieses Merkmal bildet keinen Teil der Erfindung. Die Kanüle 11 besteht vorzugsweise aus einem biegsamen, gummiartigen Werkstoff, um jede Irritation des trachealen Lumens weitgehertdst zu verringern. Andererseits läßt sich jedoch auch ein steifer Werkstoff wie z.B. Polyvinylchlorid verwenden.

Die Kanüle trägt zwischen ihren Enden eine Manschette 12* die an ihrem vorderen und hinteren Ende 12a bzw. 12b an der Kanüle befestigt ist und an diesen Enden einen Luftdurchgahg Verhindert. Die besonders am Manschettenende 12b wichtige Manschettenäbdichtung ist in der Weise ausgebildet» daß das Manschettenende aus einem elastischen Werkstoff besteht und im entspannten Zustand einen kleineren

309819/0643

Umfang als der der Kanüle aufweist, so daß die Abdichtung nach Aufschieben der Manschette auf die Kanüle dadurch erhalten wird, daß die Manschette auf die Kanüle aufgespannt ist. Die Dichtung läßt sich ebenfalls durch Klebung vermittels eines Haftmittels zwischen flanschette und Kanüle erzielen. Wenngleich das Manschettenende 12a nicht unbedingt abgedichtet sein muß, sollte es doch fest mit der Kanüle verbunden sein, damit es einen einwandfreien Luftzutritt gestattet und sich nicht zu stark verschieben läßt. Die Manschette 12 weist einen mittleren Abschnitt 12c aus einem biegsamen, in Radialrichtung ausdehnbaren Werkstoff wie z.. B. Latexgummi von allgemein rohrförmiger Formgebung auf, der in einen ausgedehnten und einen nicht ausgedehnten Zustand bringbar ist. Der Manschettenabschnitt 12c ist wesentlich größer als die Kanüle 11, so daß zwischen diesen und zwischen den Enden 12a und 12b eine kontinuierliche Ringkammer 13 gebildet ist. Der Manschettenabschnitt 12c hat eine wesentlich größere Radialausdehnung als die Kanüle, so daß sich die Manschette nach Einsetzen des Geräts im nicht ausgedehnten Zustand in einem geringen Abstand von der Luftröhrenschleimhaut befindet, wohingegen zwischen der dünneren Kanüle und der Schleimhaut ein größerer Abstand gegeben ist. Die Manschette weist einen Ringabschnitt 12d von linear zunehmender Querschnittsfläche mit in gegenseitigen Abständen angeordneten Luftöffnungen 14 von zweckmäßigerweise länglicher oder ovaler Formgebung auf, deren Hauptachse sich in Kanülenlängsrichtung erstreckt,

309619/0643

Die Öffnungen sind in gegenseitigen Abständen angeordnet und es sind ausreichend viele Öffnungen vorgesehen, so daß Luft ungehindert in die Kammer 13 ein- und aus dieser austreten kann, damit sich die Luft allgemein gleichförmig innerhalb der Kammer 13 verteilt, ohne daß Druckdifferentiale an der Luftröhrenabdichtung auftreten. Die Luftöffnungen stelen eine Verbindung zwischen den mit L bezeichneten Lungenwegen und dem vorderen Manschettenende her, so daß die Manschette entsprechend Figuren 2 und 3 aufgebläht bzw. entleert werden kann. Diese Anordnung der Luftöffnungen ist wesentlich besser als wenn sich diese in einem Manschettenbereich parallel zum Luftstrom befinden würden, insbesondere wenn sich dieser Bereich in der Nähe der größten Radialausdehnung der Manschette befindet, an der die Manschette eine Abdichtung gegen die Luftröhrenschleimhaut bildet. Im letzteren Falle würde kein zur Ausbildung einer wirksamen Abdichtung ausreichender Luftzutritt erfolgen.

Damit der Manschettenabschnitt 12c durch Anlegen eines Mindestluftdrucks eine einwandfreie Abdichtung mit der benachbarten Luftröhrenschleimhaut ergibt, ist seine größte Radialausdehnung nicht wesentlich kleiner als die der Luftröhrenschleimhaut, mit welcher'er in abdichtenden Eingriff gebracht wird. Daher wird nur so viel Druck benötigt, um die Manschette aus einer dem trachealen Lumen unmittelbar benachbarten Lage in eine Lage auszudehnen, in welcher sie einen zur Abdichtung ausreichend hohen Radialdruck ausübt. Zur weiteren Verringerung des effektiven

309819/0643

Abdichtdrucks weist die Manschette eine Oberlänge in der Form eines ringförmig eingefalteten Abschnitts 12e auf, aufgrund dessen die Manschette mühelos aufblähbar ist. Wenngleich der Manschettenabschnitt 12e in den Figuren 2 und 3 am hinteren Ende der Kammer 13 dargestellt ist, an dem er sich natürlich beim Einatmen durch den Patienten befindet, läßt sich dieser Abschnitt 12e ohne weiteres auch zum vorderen Manschettenende verlagern. Der Manschettenabschnitt 12e unterstützt die Ausdehnung aufgrund der Manschette nüberlänge, so daß sich der ausdehnende mittlere Manschettenabschnitt 12c allgemein nicht in einem gespannten, sondern in einem ungespannten oder gelösten Zustand befindet. Außerdem trägt der Manschettenabschnitt 12e dazu bei, die Manschette in einer solchen Formgebung zu halten, daß stets eine größere Kammer gebildet ist und ein maximaler Luftdurchsatz durch die öffnungen 14 erfolgen kann.

Während der Einatmungsphase, die in Fig. 2 dargestellt ist, wird Luft von einer IPPB-Maschine 10 entsprechend dem Pfeil A durch die Kanüle 11 zugeführt und in die Lungenwege L gedrückt. Aufgrund des Gegendrucks, der durch den natürlichen Strömungswiderstand der Lungenwege hervorgerufen wird, tritt die durch die Pfeile B angedeutete Luftgegenströmung auf, durch welche Luft durch die öffnungen Ik entsprechend den Pfeilen in die Kammer 13 gelangt, den Manschettenabschnitt 12c aufbläht und diesen in abdichtenden Eingriff mit der Luftröhrenschleimhaut bringt, so daß ein vorübergehend abgeschlossenes Drucksystem er-

309819/0643

- 10 -

erhalten wird. Wie ohne weiteres ersichtlich ist, ist die Höhe des an der Dichtung zwischen Manschette und Luftröhrenschleimhaut ausgeübten Drucks gleich dem Lungengegendruck, welcher wiederum im wesentlichen dem Überdruck entspricht, der erforderlich ist, um eine zur Atmungsunterstützung ausreichende Luftmenge in die Lungen zu drücken. Bei normaler Lungenkapazität des Patienten muß das Beatmungsgerät einen Druck in der Größenordnung von 20 bis HO mm Hg-Säule liefern. Wenn jedoch die Lunge des Patienten eine verringerte Aufnahmefähigkeit aufweist wie sie beispielsweise durch

verschiedene Krankheiten bedingt ist, muß das Beatmungsgerät aufgrund des Strömungswiderstands wesentlich höhere Einatmungsdrücke von beispielsweise 50, 60 oder mehr mm Hg-Säule liefern. In jedem Falle kann der Abdichtungshöchstdruck und der Lungengegendruck den Wert des von dem Beatmungsgerät angelegten Einatmungsdrucks nicht überschreite^ so daß die Gefahr von Verletzungen aufgrund eines Oberdrucks wesentlich verringert ist.

Während der Ausatmungsphase, die in Fig. 3 dargestellt ist, tritt Luft aus den Lungen durch die Kanüle in Richtung des Pfeils D aus, wobei Luft aus der Kammer 13 durch die Öffnungen IU in das tracheale Lumen eintreten, die Manschette entleeren und dadurch die tracheale Abdichtung freigeben kann, so daß Luft im Nebenstrom an der Manschette vorbeigelangt. Auf diese Weise wird die Manschette bei jedem Ein- und Ausatmungsvorgang des Patienten intermittierend aufgebläht und entleert, so daß die vorgenannten

309819/0643

Gefahren vermieden werden, die sich aus einem kontinuierlichen Druck auf die Luftröhrenschleimhaut ergeben.

Die selbstaufblähende Manschette 12 entsprechend der Erfindung arbeitet wie ein Einweg-Schließventil, das einen Luftnebenstrom während der Ausatmungsphase gestattet und während der Einatmungsphase unter dem Einfluß des von den Lungen ausgeübten Luftgegendrucks eine Abdichtung mit der Luftröhrenschleimhaut bildet, welche ein Entweichen von Luft verhindert.

Der erfindungsgemäße Luftröhrenschlauch wurde in einer künstlichen mechanischen Lungenmaschine getestet und arbeitete einwandfrei unter verschiedenen Strömungsdrücken und für unterschiedliche Schlauchlagen. Zwecks Prüfung am lebenden Objekt wurde der Schlauch in das tracheale Lumen exner Reihe von Hunden eingesetzt und über längere Zeit in diesen belassen. Die Ergebnisse zeigten, daß die Luftröhrenschleimhaut in allen Fällen frei von Vereiterungen, Entzündungen, Geschwüren usw. bleib. Zum Vergleich wurden parallel dazu bekannte Ausführungen von Luftröhrenschläuchen mit kontinuierlich aufgeblähter Manschette einer anderen Gruppe von Hunden während vergleichbarer Zeitspannen und unter vergleichbaren Bedingungen eingesetzt. Im letzteren Falle zeigten die Luftröhren der Hunde in der Vergleichsgruppe sämtlich entzündete Bereiche, deren Größe jeweils von der Dauer des Expermiments abhängig war.

Wie aus den vorstehende)] Ausführungen ersichtlich geworden i=ein dürfte, bläht -ich der erfindunosjrcnäßc

- 12 -

Luftröhrenschlauch bei Einatmung durch den Patienten selbsttätig auf und entleert sich wiederum selbsttätig, wenn der Patient ausatmet. Außerdem besteht keine Gefahr für eine Verstopfung des Manschetteneinlasses durch Lungensekretion wie bei dem vorgenannten Luftröhrenschlauch mit Manschette nach Martinez. Das Gerät ist einfach herzustellen und sehr standfest in der Anwendung. Da die Herstellungskosten für den erfindungsgemäßen Luftröhrenschlauch verhältnismäßg gering sind, kann er entweder aus für einmaligen Gebrauch bestimmten Werkstoffen oder aus zur Wiederverwendung bestimmten dauerhafteren Werkstoffen hergestellt werden.

- Patentansprüche: -

309819/0643

Claims

- 13 Patentansprüche :

1./ Luftröhrenschlauch mit selbstaufblähender Manschette, der zur Atmungsunterstützung in das tracheale Lumen eines Patienten einsetzbar ist, gekennzeichnet durch eine Kanüle (11) mit offenem Ende (Ha) und einer keine Löcher aufweisenden zylindrischen Wand, die zwischen ihren Enden eine biegsame, in Radialrichtung ausdehnbare rohrförmige Manschette (12) trägt, welche in einen ausgedehnten und einen nicht ausgedehnten Zustand bringbar ist und wenigstens einen mittleren Abschnitt (12c) aufweist, der wesentlich größer ist als die zylindrische VJand und mit dieser im ausgedehnten oder nicht ausgedehnten Zustand der Manschette eine kontinuierliche Ringkammer (13) mit wenigstens einer Luftöffnung (14) bildet und nach Einsetzen des Luftröhrenschlauchs in das tracheale Lumen während der Einatmungsphase,durch die in die Lunge des Patienten eingeführte und unter dem Einfluß des Lungengegendrucks durch die Öffnung (14) in die Kammer (13) eintretende Luft in den ausgedehnten Zustand in abdichtendem Eingriff der Manschette mit dem trachealen Lumen bringbar und während der Ausatmungsphase aufgrund der durch die Öffnung aus der Kammer aus- und in das tracheale Lumen eintretenden Luft in den nicht ausgedehnten Zustand unter Aufhebung des Dichteingriffs, so daß Luft an der Manschette vorbeigelangen kann, bringbar ist.

309819/0643

2. Luftröhrenschlauch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette (12) einen Ringabschnitt (12d) von linear zunehmender Querschnittsfläche von kleinerem Abmessungen als die größte Querschnittsfläche über die Länge der Manschette aufweist, in dem sich wenigstens ein Teil der einen Luftöffnung (14) befindet.

3. Luftröhrenschlauch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die größte Radialausdehnung der Manschette im normalen, nicht ausgedehnten Zustand nicht wesentlich geringer ist als die der Luftröhrenschleimhaut, gegen welche sie in abdichtenden Eingriff bringbar ist.

4. Luftröhrenschlauch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Manschette eine Vielzahl in gegenseitigen Abständen angeordneter und zur Erzielung eines starken Luftaustauschs mit der Kammer (13) dienender Luftöffnungen (14) vorgesehen ist.

5. Luftröhrenschlauch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette eine Oberlänge in Form eines ringförmig eingefalteten Abschnitts (12e) aufweist, der dazu dient, den mittleren Manschettenabschnitt (12c) in einem allgemein ungespannten, gelösten Zustand, in dem die Manschette stets eine Kammer (13) bildet, zu halten.

309819/0643