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Beschreibung: Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Respirationsdiagnostik.
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Respiratorische Untersuchungen sind bisher mit dem Nachteil behaftet,
daß sie entweder nur Augenblicksdaten liefern bzw. verhältnismäßig kurze Zeiträume
erfassen oder apparativ aufwendig und teuer sind und darüber hinaus den Probanden
bzw. Patienten stark belasten und behindern, und zwar in einem Ausmaß, daß eine
Circumdianüberwachung gar nicht möglich und auch nicht zumutbar ist.
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Es ist bekannt, daß man das Atemzugvolumen und die Atemkapazitäten
mit Hilfe von Mundstücken mißt, an welche Geräte angeschlossen sind, die über Ventilsteuerung
das Volumen eingeatmeter und ausgeatmeter Luftmengen messen. Solche Messungen werden
einerseits zur Erfassung der wesentlichen Grunddaten, andererseits auch bei Ergometermessungen
benutzt. Das Tragen derartiger Gesichtsmasken kann aber nicht zugemutet werden,
wenn eine Atemüberwachung über z. B. 24 Stunden hinweg erfolgen soll, denn mit einer
Gesichtsmaske kann weder Nahrung aufgenommen werden noch ist es möglich, Unterhaltungen,
Gespräche o. dgl. zu führen.
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Es ist bekannt, bei Untersuchungen den Thoraxumfang nach intensiver
Expiration und nach intensiver Inspiration zu messen und aus der Differenz der Thoraxumfänge,
d. h. also aus der Umfangsvergrößerung durch die Inspiration,Rückschlüsse auf das
ventilierbare Luftvolumen zu ziehen. Diese Untersuchungen werden aber mit einem
Maßband ausgeführt, d. h. es sind Einzelaufnahmen, die keine über längere Zeiträume
hinweg verlaufende Überwachung der Atmung ermöglichen.
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Ausgehend von diesem bekannten Stand der Technik liegt der Erfindung
die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Respirationsdiagnostik zu schaffen, welche
eine Circumdian-Diagnostik bzw. indirekte Überwachung der Atmung gestattet, die
keine Beeinträchtigung der Lebensform weder bei Tätigkeit, beim Essen noch beim
Schlafen verursacht und die darüber hinaus einfach, zuverlässig und preiswert ausgebildet
ist.
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Darüber hinaus soll die Erfindung eine ständige Nachtüberwachung ermöglichen,
da die Beschwerden oft nachts auftreten Zur Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich
die eingangs genannte Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch, daß ein am Thorax tragbarer,
die Atemexcursionen des Thorax messender Sensor als Geber mit einem kontinuierlich
mit konstanter Geschwindigkeit angetriebenen Aufzeichnungsgerät verbunden ist und
daß Atemfreuquenz bzw- rhytmik und Atemtiefe circumdian registrierbar sind.
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Bis zu diesem Zeitpunkt sind Informationen über die zwei wichtigen
Symptome , wie Husten und Dyspnoe nur anamnistisch feststellbar. Mit der erfindungsgemäßen
Vorrichtung kann man die Atem-Ruhefrequenz von Dyspnoe und Hustenanfällen differenzieren.
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Die Erfindung nutzt den Vorteil, daß Aufzeichnungsgeräte, welche eine
mit konstanter Geschwindigkeit angetriebene
bzw. unter einem Schreiber
vorbeibewegte Papier- oder Folienbahn oder bei elektronischen Geräten ein Magnetband
aufweisen, welches entweder schon Zeitmarken aufweist oder während der Aufzeichnung
mit Zeitmarken versehbar ist, zu den unterschiedlichsten Zwecken bekannt sind und
nicht erst entwickelt werden müssen. Solche Geräte können auch mit vorübergehend
erhöhter Aufzeichnungsgeschwindigkeit betrieben werden, so daß Aufnahmen nach dem
Zeitlupenprinzip möglich sind.
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Die Erfindung geht weiter davon aus, daß die exakte zahlenmäßige Bestimmung
des Atemvolumens zur Respirationsdiagnostik zwar interessant jedoch nicht unerlässlich
ist, denn die repiratorischen Umfangsänderungen des Thorax, d. h. die Größe der
Atemexcursionen desselben ergeben einen sehr guten Anhaltspunkt bzw. haben eine
große Aussagekraft, insbesondere dann, wenn deren Änderungen über längere Zeiträume
hinweg beobachtet und aufgezeichnet werden. Bekanntlich herrscht eine sogenannte
Dominanz der Thoraxatmungen vor, die beim Mann zur Zwergfell- oder Bauchatmung im
Verhältnis von 2/3 zu 1/3 steht und die bei der Frau noch stärker ausgeprägt ist,
d. h. das überwiegen der Thoraxatmung ist noch größer. Mit zunehmender angestrengter
Atmung steigt auch die Dominanz der Thoraxatmung. Das bedeutet, daß die Beobachtung
bzw. Messung der Thoraxexcursionen und deren Aufzeichnung durch einen Sensor und
Geber, der die Größe der Thoraxexcursionen mißt, zu ausgezeichneten Ergebnissen
zur Beurteilung der
Respiration führt.
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Dadurch, daß die Thoraxexcursionen durch einen Sensor gemessen werden,
entfällt die hinderliche Gesichtsmaske, welche eine Langzeitmessung bisher unmöglich
machte.
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Erfindungsgemäß können nunmehr vielseitige Langzeit-Untersuchungen
im Bereich der Respirationsdiagnostik durchgeführt werden. Es wird ein wichtiger
Faktor, nämlich die Atemrhytmik erfasst. Es wird die Änderung der Atemrhytmik über
den Tagesablauf hinweg erfasst, es lassen sich anhand der Amplituden-Anstiege bzw.-Abfälle
der Aufzeichnung mühelos Atemzeitquotienten ermitteln, die Hinweise auf Atemwegsobstruktionen
geben können, es lassen sich Zeitpunkt, Dauer und Stärke von Hustenanfällen und
vieles andere mehr ermitteln.
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Auch in der allgemeinen Klinikmedizin, z. B. in Intensivstationen,
kann die Gefahr komatöser kußmaulscher Atmung, das -Eintreten von cheyne-stokescher
Atmung rechtzeitig erkannt und gemeldet und auch aufgezeichnet werden. Die Ermittlung
der Ursachen und Anlässe von Hyperventilationstetanien ist durch Beobachtung der
respirationsbedingten Excursionen des Thorax zu erfassen und kann diagnostisch ausgewertet
werden.
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Diese Aufzählung stellt nur ein Beispiel aus der Vielzahl möglicher
Anwendungsbereiche der erfindungsgemäß ausgebildeten
Vorrichtung
dar.
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Darüber hinaus können therapeutische Erfolge, die Wirkungsdauer von
Medikamenten, der Wirkungseintritt und vieles andere mehr ermittelt werden, so daß
eine optimale Medikamentenauswahl und -dosierung möglich ist.
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Bei der Anwendung von Verweilsonden, die z. B. in Krankenhäusern den
Sauerstoffgehalt des Blutes messen und ggfs. aufzeichnen, lassen sich sehr gute
Rückschlüsse auf die Physiologie der Atmung ziehen, denn es läßt sich dann sehr
leicht feststellen, ob eine Hypoxämie des Blutes von der Atmung selbst abhängt oder
innere Ursachen hat.
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Die Erfindung ist nur dann sinnvoll, wenn wie schon eingangs erwähnt
dafür gesorgt ist, daß der normale Tagesablauf eines Patienten oder Probanden durch
die Registration seiner Atmung nicht behindert wird. Deshalb kennzeichnet sich die
eingangs genannte Vorrichtung nach einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch,
daß der Sensor an einem, im Sternalbereich offenen, undehnbaren, an Schulterträgern
im Bereich zwischen Mamillen und epigastrischen Rippenbögen gehaltenen Thoraxgurt
angeordnet ist, welcher auf seiner Außenoberfläche einen ebenfalls im Sternalbereich
offenen undehnbaren reibungsarm geführten Gleitgurt trägt, der über dem Sternum
mittels eines dehnelastischen Mittelstücks geschlossen ist und daß der Sensor die
atmungsbedingten Längenänderungen des Mittelstückes mißt.
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Durch diese Ausgestaltung der Vorrichtung ist ein behinderungsfreier
Lebensablauf gewährleistet. Der an Schulterträgern gehaltene Thoraxgurt mit hautfreundlicher
Oberfläche definiert die Meßstelle. Der darauf angeordnete äußere Gleitgurt, der
wie der Thoraxgurt undehnbar ausgebildet ist, führt bei der Ein- und Ausatmung Gleitbewegungen
auf dem Thoraxgurt aus. Durch das Mittelstück, das dehnelastisch ausgebildet ist
und den Gleitgurt schließt, führen alle Atemexcursionen des Thorax zu entsprechend
großen Längenänderungen bzw. -dehnungen des Mittelstücks. Ein derartiger Thoraxgurt
trägt kaum auf, stört nicht und kann sowohl im Bett wie während des Tages getragen
werden.
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In ganz einfacher Weise kann die Längenänderung oder -dehnung des
Mittelstückes während der Atemexcursionen nach Anspruch 3 dadurch gemessen werden,
daß parallel zum Mittelstück, d. h. dessen Längenänderung, ein einendig befestigter,
undehnbarer Streifen oder Draht befestigt ist, der bspw. in einer scheidenartigen
Führung innerhalb des Mittelstückes aufgenommen sein kann. Durch das Atmen und unterschiedliche
Dehnen des Mittelstückes wird dann der undehnbare Streifen oder Draht entsprechend
der Änderung des Thoraxumfanges hin und her-geschoben und es braucht diese hin-
und hergehende Bewegung lediglich auf das Aufzeichnungsgerät übertragen zu werden.
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Alternativ dazu kann die Messung der Längenänderung des Mittelstückes
auch elektronisch erfolgen, z. B. gemäß Anspruch 4 mittels eines elektronischen
Dehnungsmeßstreifens. Es sind aber auch noch viele andere, auf Längenänderungen
empfindliche Sensoren einsetzbar.
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Die übertragung der vom Sensor bzw. Geber ermittelten Längenänderungen
kann in einfachster Form gemäß Anspruch 5, insbesondere dann, wenn die Längenänderungen
mechanisch gemessen werden, mittels einer Verbindung zum Aufzeichnungsgerät erfolgen,
die nach Art eines Bowdenzuges ausgebildet ist. Es lassen sich aber auch hydraulische
Einrichtungen alternativ einsetzen.
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Bei elektrischen oder elektronischen Messungen dient zur Verbindung
mit dem Aufzeichnungsgerät gemäß Anspruch 6 ein elektrisches Kabel, und die elektrischen
Größen werden einem elektromechanisch bewegbaren Schreiber übermittelt.
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Für computertechnische Untersuchungen empfiehlt es sich, wenn das
Aufzeichnungsgerät gemäß Anspruch 7 als Magnetaufzeichnungsgerät ausgebildet ist
und das Magnetaufzeichnungsband magnetische Zeitmarken aufweist.
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Von sehr großer Bedeutung ist die Weiterbildung nach Anspruch 8, bei
der der Sensor bzw. Geber einen Sender aufweist und drahtlos mit einem Empfänger
des Aufzeichnungsgerätes
verbunden ist. Bei dieser der Proband
oder Patient frei bewegen und ist nicht gezwungen, in unmittelbarer Nachbarschaft
des Aufzeichnungsgerätes zu bleiben.
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Miniaturisierte Sender, Mikroprozessoren, die Impulse in entsprechende
Sendersignale umwandeln, usw. sind handelsüblich, so daß auch diese Art der Langzeitatemaufzeichnung
mit Erfolg und ohne große Entwicklungsarbeit einsetzbar ist. Es können dadurch in
der Sportmedizin z. B.
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Leistungssportler während ihres Trainings überwacht werden.
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Es können Menschen während ihres normalen Tagesablaufes überwacht
werden und es kann festgestellt werden, welche körperlichen oder psychischen Einflüsse
respiratorische Krisen bzw. respiratorische Änderungen hervorrufen und welcher Art
diese Änderungen sind.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Neuerung kann das Aufzeichnungsgerät
auch unmittelbar am dehnbaren Gleitgurt befestigt sein.
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Die Neuerung ist anhand von Ausführungsbeispielen schematisch in den
Zeichnungen dargestellt. Es zeigt: Fig. 1 - eine schematische Ansicht der neuerungsgemäß
ausgebildeten Vorrichtung mit am Ende des Gleitgurtes befestigtem, gestrichelt dargestellten
Aufzeichnungsgerät und mechanisch betätigtem Geber mit Schreiber,
Fig.
2 ~ - eine vergrößerte Teilansicht der neuerungsgemäßen Vorrichtung mit an den Gurtenden
befestigtem Geber in Form eines Schreibumwandlers und Aufzeichnungsgerät, Fig. 3
- eine Teil-Schnittzeichnung einer möglichen Ausgestaltung des Sensors und Gebers
der Vorrichtung gem. Fig. 1 und Fig. 4 - eine Draufsicht bzw. Frontansicht einer
weiteren Ausgestaltung des Sensors bzw.
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Gebers der Vorrichtung gemäß Fig. 1.
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Das in den Zeichnungen, insbesondere in Fig. 1 und 2 schematisch dargestellte
Ausführungsbeispiel der neuerungsgemäßen Vorrichtung zur registrierenden Respirationsdiagnostik
1 besteht aus einem Thoraxgurt 2, der von Schulterträgern 3 im Bereich zwischen
Mamillen und epigastrischen Rippenbögen 5 des Probanden gehalten wird. Dieser Thoraxgurt
2 besteht aus einem nicht dehnbaren, hautfreundlichen Material und ist, wie Fig.
1 und 2 erkennen lassen, im Sternalbereich offen. Auf der Außenoberfläche des Thoraxgurtes
2 ist ein Gleitgurt 6 reibungsarm bis reibungsfrei geführt, der ebenfalls undehnbar
ist. Auch dieser Gurt 6 ist im Sternalbereich offen und wird durch ein Mittelstück
7 geschlossen.
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Dieses Mittelstück 7 besteht aus einem dehnbaren Material, wie z.
B. Gummi.
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Da der Thoraxgurt 2 und der Gleitgurt 6 undehnbar sind, werden die
Thoraxexcursionen durch Dehnung und Verkürzung des Mittelstückes 7 ermöglicht. Das
Mittelstück 7, das aus dehnbarem Material besteht, wird dabei gemäß Fig. 3 etwa
in die in strichpunktierter Linie dargestellten Endpositionen 8 in Richtung der
Pfeile 9 hin- und herbewegt.
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Bei der Vorrichtung 1 sorgt der Thoraxgurt 2 dafür, daß die Thoraxexcursionen
nicht durch Haftreibung auf der Haut behindert werden. Der Thoraxgurt 2 wird während
des Atmens lediglich im Sternalbereich aufgeweitet und verengt. Die Bewegung führt
der Gleitgurt 6 aus, der jedoch reibungsarm bis reibungsfrei auf dem Thoraxgurt
2 geführt ist.
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Bei vorteilhaften Ausführungen kann der Thoraxgurt 2 hohl ausgebildet
sein, so daß der Gleitgurt 6 innerhalb desselben geführt ist. Auf diese Weise ergibt
sich zuverlässig, daß darüber getragene Kleidung unter gar keinen Umständen beansprucht
wird.
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Diese atmungsbedingten Längenänderungen des Mittelstückes 7 können
mechanisch, elektrisch oder drahtlos mittels eines Gebers oder Sensors 10 auf einen
mit einem Schreiber 11 ausgestatteten Aufzeichnungsgerät übertragen werden.
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In Fig. 1 ist ein Geber 10 in Form eines Streifens oder Drahtes 13
dargestellt, der an einem Ende des undehnbaren Gleitgurtes 6, parallel zum Mittelstück
7 verlaufend, befestigt ist. Der Geber 10 oder 13 ist mit einem Schreibkopf
11
ausgestattet, der die atmungsbedingten Längenänderungen des Mittelstückes 7 auf
einer Papier- oder Folienbahn des am gegenüberliegenden Ende des Gleitgurtes 6 befestigten
Auszeichnungsgerätes 12 mechanisch überträgt.
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Das Aufzeichnungsgerät 12 ist nicht weiter in Einzelheiten erläutert,
weil Geräte dieser Art in verschiedenster Ausführung im Handel erhältlich sind.
Solche Aufzeichnungsgeräte 12 haben eine mit zeitkonstanter Geschwindigkeit bewegte
Papier- oder Folienbahn 14, die eventuell mit Zeitmarken 15 versehen ist und in
Fig. 2 in Richtung des Pfeiles 16 bewegt wird. Die vom Sensor bzw. Geber 10 kommenden
Werte werden bspw. einem Schreibumwandler 17, der mechanisch, elektromechanisch,
elektronisch ausgebildet sein kann, übermittelt und dieser bewegt aufgrund der eingehenden
Signale einen Schreiber 11 in Richtung der Pfeile 18 in Fig. 2 hin und her. So entsteht
auf dem Papier- oder Folienband 14 eine Kurve 19, welche Größe und zeitlichen Verlauf
der Atemexcursionen wiedergibt, die von dem Sensor oder Geber 10 gemessen werden.
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Um einen Sensor oder Geber 10 zu verwirklichen, kann gemäß der schematischen
Darstellung in Fig. 3 an einem Ende des Mittelstückes 7 ein steifer Draht oder Streifen
20 befestigt und am anderen Ende in eine bowdenzugartige Hülle 21 aufgenommen sein.
Beim Atmen wird die in Verlängerung des Streifens 20 in der Hülle 21 befindliche
Seele 22 des Bowdenzuges hin- und herbewegt und die Größe der Bewegungshübe
entspricht
exakt der Dehnung des Mittelstückes 7. In diesem Fall bildet der Bowdenzug 22 die
Verbindung zwischen Sensor 10 und Aufzeichnungsgerät 12.
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Bei der Ausgestaltung nach Fig. 4 ist das Mittelstück 7 mit einem
Dehnungsmeßstreifen 23 ausgerüstet, welcher den Geber 10 bildet und als Sensor dient.
Die Verbindung mit dem Aufzeichnungsgerät 12 wird von einem elektrischen Kabel 24
hergestellt. Anstelle des elektrischen Kabels 24 kann ein beliebiger Miniatursender
- nicht dargestellt - vorgesehen sein, der seine Meßwerte drahtlos dem Aufzeichnungsgerät
12 übermittelt.
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Anstelle des Dehnungsstreifens 23 können beliebige andere elektronische
oder elektromechanische Dehnungsmeß- bzw.
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-registriergeräte eingesetzt werden.
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Alle in der Beschreibung und/oder Zeichnungen dargestellten Einzel-
und Kombinationsmerkmale werden als erfindungswesentlich angesehen.
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Es versteht sich von selbst, daß die beschriebenenund dargestelltenAusführungsformen
der erfindungsgemäßen Vorrichtung nur eine vorteilhafte Ausgestaltung des Erfindungsgedankens
darstellen, der keinesfalls allein hierauf beschränkt sein soll.
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