DE69605760T2

DE69605760T2 - Ventilatorvorrichtung

Info

Publication number: DE69605760T2
Application number: DE69605760T
Authority: DE
Inventors: Kjell Alving; Jan Lundberg; Jon Lundberg; Edward Weitzberg
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-07-05
Filing date: 1996-07-04
Publication date: 2000-06-21
Anticipated expiration: 2016-07-05
Also published as: AU714081B2; JPH11508788A; DE69605760D1; ES2144757T3; SE506208C2; US6019100A; SE9502442L; SE9502442D0; EP0783338B1; WO1997002065A1; US6308703B1; EP0783338A1; AU6375296A; CA2222948A1; ATE187892T1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft das Sammeln natürlich vorkommender Gase aus den oberen Luftwegen eines intubierten oder tracheostomierten Säugers, wobei die Gase biologisch aktive Mittel, z. B. gasförmiges Stickstoffmonoxid (NO) aus endogenen Quellen, enthalten, und die Einführung der Gase einschließlich der Mittel, z. B. NO, in den Einatemluftstrom von einem Ventilierer.

BESCHREIBUNG DES HINTERGRUNDS DER ERFINDUNG

Gesunde Menschen atmen normalerweise hauptsächlich durch die Nase, wodurch die oberen Luftwege und insbesondere die Nasenhöhle zur Regulierung der Temperatur und Befeuchtung der eingeatmeten Luft dienen. Aber die oberen Luftwege wirken nicht nur als ein raffinierter Wärmetauscher und Befeuchter; man nimmt an, daß sie auch die Quelle für endogene, biologisch aktive Mittel wie endogenes Stickstoffmonoxid (NO) sind.
Stickstoffmonoxid (NO) wird von speziellen Enzymen (NO-Synthase), die in vielen Zelltypen im menschlichen Körper vorhanden sind, aus der Aminosäure Arginin synthetisiert. Man nimmt an, daß endogenes NO eine Schlüsselrolle als ein Effektormolekül mit vielen biologischen Wirkungen, zu denen Vasodilatation, Neurotransmission und Wirtsschutz gehören, spielt. Die biologischen Wirkungen von NO werden hauptsächlich seiner raschen Reaktion mit bestimmten Eisen enthaltenden Enzymen, die entweder zur Aktivierung oder zur Inaktivierung des Enzyms führen, zugeschrieben. Beispielsweise diffundiert im Gefäßendothel erzeugtes NO zu glatten Muskelzellen und bindet an den Häm-Teil löslicher Guanylat-Cyclase, was zur Aktivierung des Enzyms, Bildung von zyklischem GMP und danach zu Vasodilatation führt. Von beispielsweise aktivierten Makrophagen erzeugtes NO kann auch bakteriostatische und antivirale Eigenschaften haben, wodurch es zum unspezifischen Wirtsschutz beiträgt.
Das Einatmen von exogenem NO-Gas wurde dazu verwendet, den Lungengefäßwiderstand bei Probanden mit pulmonaler Hypertonie zu verringern. NO wirkt als ein Dilatator des Lungenkreislaufs, wenn es auf dem Inhalationsweg verabreicht wird. Sobald NO den Kreislauf erreicht, reagiert es mit z. B. Hämoglobin und wird inaktiviert. Daher kann NO selektiv auf den Lungen- und Bronchien-Kreislauf wirken ohne den Gesamtkreislauf zu beeinflußen. Gegenwärtig werden klinische Versuche durchgeführt, um die klinischen Ergebnisse des Einatmens von exogenem NO bei der Behandlung bestimmter Lungengefäß-Störungen zu erforschen.
Es ist wesentlich, exogenes NO mit äußerster Vorsicht zu handhaben, da hohe Dosen sehr gefährlich, sogar tödlich, sein können. NO reagiert rasch mit Sauerstoff unter Bildung von NO&sub2;. Höhere Dosen an NO&sub2; können zu verzögertem hämorrhagischen Lungenödem führen. Außerdem können hohe Konzentrationen an eingeatmetem NO wegen der Konkurrenzwechselwirkung mit Sauerstoff um Bindung an Hämoglobin zu Methämoglobinämie führen.
Wegen der vorstehend angeführten Gefahren von exogenem NO ist es lebenswichtig, die Mengen an NO und NO&sub2; in eingeatmeter Luft von Patienten, die eine Inhalations-NO-Therapie erhalten, äußerst sorgfältig zu überwachen. Dies kann durchgeführt werden, indem man einen NO/NO&sub2;-Analysator (z. B. eine Vorrichtung, welche Chemilumineszenztechnik verwendet) anschließt zur begleitenden. Erfassung von NO/NO&sub2;-Konzentrationen in dem Einatemluftstrom, der den Ventilierer verläßt und dem Patienten zugeteilt wird. Außerdem muß komprimiertes NO-Gas wegen der raschen Reaktion von NO mit Sauerstoff in Gasflaschen, die frei von Sauerstoff sind, aufbewahrt werden. Das dem Patienten verabreichte Gas sollte auch durch NO&sub2;- Abfanganordnungen, wie Behälter mit Natronkalk, geführt werden.
Die Richtlinien bezüglich der therapeutischen Verwendung von NO, die von der schwedischen Arzneimittelbehörte (Läkemedelsverkets riktlinjer för användning av kvävemonoxid p licens i samband med ventilatorbehandling, April 25, 1995) herausgegeben wurden, betonen die Risiken in Verbindung mit der Bildung von NO&sub2;. Es sind akute toxische Effekte bekannt, und mögliche mutagene Effekte können nicht ausgeschlossen werden. Die Richtlinien schreiben vor, daß die NO&sub2;- Konzentration in dem Einatemluftstrom jederzeit garantiert weniger als zwei ppm sein muß. Es sind strenge Überwachungserfordernisse festgelegt, wozu kontinuierliche Überwachung der Sauerstoffkonzentration in dem Einatemgasstrom, kontinuierliche perkutane Oxidimetrie, Arterienblut-Gasanalysen einschließlich Sauerstoff-Sättigung, Überwachung des zentralvenösen Blutdrucks und Bestimmen von Blutmethämoglobin mindestens zwei Mal täglich und für Kinder unter einem Jahr mindestens vier Mal täglich, gehören.
Im Stand der Technik wird ein Gemisch von NO in N&sub2; mit einer NO- Konzentration von näherungsweise 100 bis 1.000 ppm verwendet. Sauerstofffreies NO wird unmittelbar vor der Verabreichung an einen Patienten mit Luft gemischt und dadurch auf die gewünschte Endkonzentration verdünnt. Ein Strömungsregler sollte verwendet werden, um eine passende Mischung von NO und Luft zu erreichen. Die gesamte Ausrüstung sollte regelmäßig kalibriert werden, und es sollte ein manuelles Ersatzsystem verfügbar sein. Zur Vermeidung eines Risikos für Personal, das mit NO-Inhalationstherapie arbeitet, sollten NO- Flaschen in einem gut belüfteten Raum aufbewahrt werden.
In allen veröffentlichten Berichten über NO-Inhalationstherapie wurde eine exogene Quelle verwendet, und in den Berichten sind die getroffenen Sicherheitsvorkehrungen erwähnt.
WO 92/ 10228 offenbart eine Inhalationsvorrichtung zur Verabreichung von NO an einen Patienten, wobei die Vorrichtung ein Gefäß, das Gas unter Druck mit mindestens 1 ppm NO enthält, ein Gehäuse, welches einen Hohlraum definiert, wobei das Gefäß an dem Gehäuse befestigt ist, um das Gas dem Hohlraum zuzuführen, und einen Mechanismus zur steuerbaren Freigabe des Gases aus dem Gefäß in den Hohlraum aufweist, wobei der Hohlraum so gestaltet ist, daß er das freigegebene Gas in die Atemwege einer Person führt, und wobei die Vorrichtung weniger als näherungsweise 5 kg wiegt. In der Beschreibung werden nur exogene NO-Quellen erwähnt, und es wird angegeben, daß das NO in Konzentrationen verabreicht wird, die im Bereich von 1 bis 40 ppm liegen und momentan sogar auf 80 bis 180 ppm erhöht werden.
Außerdem beschreibt WO 91/14469 eine Vorrichtung und ein Verfahren zur selektiven, getrennten oder gleichzeitigen Sammlung und Analyse von nasalen und oralen Gasen, die von einem Patienten geatmet werden, mit wahlweiser gleichzeitiger Zuführung ausgewählter Inhalationsgase zu dem Patienten. Die Vorrichtung ist speziell aufgebaut und angeordnet, um eine Berührung mit dem Mund oder anderen Gesichtsoberflächen des Patienten zu vermeiden oder zu minimieren. Dies ist offensichtlich weit entfernt von den bei der vorliegenden Erfindung betroffenen Anwendungen, d. h. Sammeln endogener Gase, insbesondere NO, und Zuführen derselben Gase einem intubierten oder tracheostomierten Patienten durch den Einatemstrom eines Ventilierers. WO 91/14469 erwähnt das Sammeln und die Analyse verschiedener ausgeatmeter Gase und außerdem die Verabreichung von Sauerstoff oder Luft oder eines Gemisches von Sauerstoff und Luft oder von Sauerstoff und Wasserdampf und Narkosegasen. In der Beschreibung oder den Ansprüchen kann keine Erwähnung des Verabreichens eines endogenen Gases zurück an den Patienten gefunden werden.
Es ist bekannt, daß NO in den oberen Luftwegen gesunder Probanden endogen erzeugt wird. NO ist normalerweise in Nasenluft in Konzentrationen im Bereich von 0,1 bis 5 ppm anwesend. Die Erfinder vorliegender Erfindung haben herausgefunden, daß die Synthese von NO in den oberen Luftwegen hauptsächlich von einer hochproduktiven "induzierbar-artigen" NO-Synthase (NOS), die in den Epithelzellen der Nasennebenhöhlen vorliegt, durchgeführt wird. NO wird wahrscheinlich auch in der Nasenhöhle und im Nasenrachenraum erzeugt. Die Erfinder vorliegender Erfindung haben herausgefunden, daß Luft aus Nebenhöhlen normalerweise durch die Gänge, welche die Nebenhöhlen mit der Nase verbinden, in die Nasenhöhle eintritt und stark zu in nasal ausgeatmeter Luft gefundenem NO beiträgt. Im Gegensatz dazu scheint die NO- Ausscheidung in den unteren Luftwegen und der Lunge sehr gering zu sein, da tracheostomierte Patienten nur geringe NO-Mengen zeigen, wenn sie durch das Tracheostoma ausatmen. Außerdem ist die hochproduktive "induzierbar-artige" NOS, die in normalen Nasennebenhöhlen beschrieben wird, in den unteren Luftwegen gesunder Probanden normalerweise nicht vorhanden. In den oberen Luftwegen erzeugtes NO folgt nicht nur dem Luftstrom nach außen bei jedem Ausatmen, sondern strömt auch mit jedem Einatmen nach unten zu den unteren Luftwegen und der Lunge. Daher findet bei gesunden Probanden normalerweise eine kontinuierliche niedrig dosierte NO-Spülung der unteren Luftwege statt. Patienten mit einem Endotrachealtubus oder einer Tracheostomie ist jedoch diese Selbstverabreichung von NO entzogen, weil die oberen Luftwege, wo der Hauptteil der Luftwegs-NO-Erzeugung stattfindet, durch das Intubierungs-Manöver umgangen werden.
Es wird in Betracht gezogen, daß auch andere endogene Mittel, beispielsweise andere Gase oder andere endogene, systemisch oder örtlich aktive Mittel in den oberen Luftwegen synthetisiert werden. Diese Mittel können irgendein biologisch aktives Mittel oder irgendwelche biologisch aktive Mittel sein, die ausgewählt sind aus der Gruppe, zu der Hormone, Enzyme, Substrate, großmolekulare Proteine, aufgetrennte Proteine, in der Form von Aerosolen, Tropfen oder Gasen gehören. Patienten mit einem Endotrachealtubus oder einer Tracheostomie sind jedoch die vorteilhaften Wirkungen dieser endogenen, biologisch aktiven Mittel entzogen. Dies kann insbesondere signifikant sein bei intubierten oder tracheostomierten Kindern, die normalerweise nahezu ausschließlich durch die Nase atmen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung, wie sie in den nachfolgenden Patentansprüchen dargelegt ist, beseitigt die vorstehend beschriebenen Sicherheitsprobleme in Verbindung mit der Verabreichung von NO, einschließlich den möglichen Berufs-Gesundheitsrisiken für NO-Therapie verabreichendes Personal. Die vorliegende Erfindung stellt die natürliche Zuführung endogener, biologisch aktiver Mittel einschließlich NO zu den unteren Luftwegen, die bei gesunden Probanden geschieht, wieder her. Außerdem verringert die Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung die negativen Nebenwirkungen künstlicher Beatmung bei intubierten oder tracheostomierten Patienten. Daher ist sie für alle intubierten oder tracheostomierten Patienten während der Beatmungstherapie geeignet. Die Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung sorgt außerdem für sichere und bequeme Verabreichung von NO ohne in die normale Funktionsweise und die Sicherheitserfordernisse eines Ventilierers bzw. Beatmungsgeräts einzugreifen. Die Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung stellt außerdem die Verabreichung irgendeines bisher unbekannten, endogenen, biologisch aktiven Mittels oder derartiger Mittel zu den unteren Luftwegen wieder her.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Im folgenden werden zum besseren Verständnis der Erfindung Zeichnungen vorgelegt, wobei diese Zeichnungen in keiner Weise dazu gedacht sind, den Umfang der Erfindung, wie sie in den anliegenden Ansprüchen dargelegt ist, zu beschränken. In den Zeichnungen ist Fig. 1a eine schematische Ansicht einer Anordnung gemäß der Erfindung mit einem Schnitt durch die oberen Luftwege,
Fig. 1b eine schematische Vorderansicht, welche die Nebenhöhlen zeigt,
Fig. 2 eine schematische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bei der feuchte Luft wieder in die Nasenlöcher eingeführt wird.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Im folgenden bezieht sich "obere Luftwege" auf die oberhalb der Stimmbänder angeordneten Luftwege, einschließlich der paranasalen Nebenhöhlen, der Nasenhöhle, Nasopharynx, Epipharynx, Oropharynx, Mundhöhle und Hypopharynx. Der Begriff "Nasenluftwege" bezieht sich auf die Luftwege, die sich von den Nasenlöchern zum Nasopharynx oder Nasenrachenraum erstrecken. Der Begriff "endogenes NO" bezeichnet Stickstoffmonoxid, das im Körper eines Säugetiers, bevorzugt eines Menschen, erzeugt wurde. "Ventilierer" bezeichnet allgemein eine Vorrichtung, die Luft oder ein Sauerstoff enthaltendes Gasgemisch in die Lungen eines Patienten mit nicht ausreichender Atemfunktion, beispielsweise wegen Lähmung oder Sedierung, führt. Der Begriff "Einatemluftstrom eines Ventilierers" wird so verwendet, daß er den Strom von Gasen durch einen Ventilierer, mit dem ein Patient ausgestattet ist, umfaßt, wobei der Strom von Gasen von der oder den Luft- und Gasquelle(n), z. B. Druckgasbehältern, zum unteren Ende einer Atemleitung führt, welche mit einer Manschette oder auf andere Weise in der Luftröhre eines Patienten befestigt ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird Luft aus den oberen Luftwegen eines intubierten oder tracheostomierten Patienten gesammelt, und die gesammelte Luft wird wieder in den Einatemstrom eines Ventilierers eingeführt. Im speziellen enthält diese Luft endogene, biologisch aktive Mittel wie NO aus endogenen Quellen. Solche endogenen Quellen für NO sind bevorzugt die oberen Luftwege, die sich zum Kehlkopf erstrecken. Eine andere Quelle für endogenes NO, mit den Luftwegen über die Speiseröhre verbunden, ist der Magen-Darm-Trakt. Es wird auch erwogen, daß von einem Patienten aus den oberen Luftwegen abgesaugte Luft vor einem Eingriff, der Intubation und künstliche Beatmung des Patienten erfordert, gesammelt werden könnte, wobei diese vorher gesammelte Luft einschließlich endogenem NO dem Patienten verabreicht werden könnte. Die Möglichkeit einer Spende, d. h. die Verabreichung steriler, gefilterter, NO enthaltender Luft, die aus den oberen Luftwegen eines Spenders abgezogen wurde, an einen Patienten mit einem zeitweiligen oder dauerhaften Mangel an NO-Erzeugung der oberen Luftwege, sollte nicht ausgeschlossen werden.
Natürlich wird die NO und möglicherweise andere biologisch aktive endogene Mittel enthaltende Luft in einer solchen Weise gesammelt, die einen NO enthaltenden Gasstrom zur Einführung in den Einatemluftstrom eines Ventilierers geeignet macht. Nötigenfalls sollte der Gasstrom einer weiteren Behandlung, wie einem Filtern und einer ähnlichen Behandlung, unterzogen werden, selbstverständlich durch einen Fachmann auf dem Gebiet der Gastherapie. Natürlich sollte darauf geachtet werden, andere günstige, biologisch aktive endogene Mittel, die möglicherweise in dem Gasstrom enthalten sind, nicht zu denaturieren oder in anderer Weise zu inaktivieren.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 1a beschrieben werden, in der Luft aus den oberen Luftwegen, bevorzugt aus der Nasenhöhle (1) durch Einsetzen okklusiver Katheter in ein Nasenloch oder beide Nasenlöcher (2, nur eines gezeigt), gesammelt wird. Die Katheter sind außerdem über einen geschmeidigen Schlauch mit einer Pumpe zum Absaugen von Luft verbunden. Die Pumpeneinheit (3) kann außerdem einen Filter und notwendige Ventile, einschließlich ein Druckentlastungsventil oder Druckentlastungsventile, enthalten, um irgendeinen möglichen Schaden für den Patienten zu vermeiden. Die Strömungsrate der Pumpe wird durch eine Regeleinheit (7) geregelt und kann in einem Bereich von 0,001 bis 5 l/min eingestellt werden, um sich an die gegebenen Bedingungen (z. B. NO-Konzentration, Physiognomie des Probanden) nach Wahl anzupassen. Die abgesaugte Luft wird zu einem Ventilierer (4) mit einem Einlaß (5) zur Aufnahme von Luft oder eines Gasgemisches, einschließlich Sauerstoff, und einem Auslaß (6) zum Entlassen der ausgeatmeten Luft geführt. Der Ventilierer ist nur schematisch dargestellt und kann natürlich irgendein konventioneller Ventilierer sein. Der Ventilierer ist außerdem über Atemschläuche (8) mit einem Endotrachealtubus (9) verbunden, der mit einer Manschette in der Luftröhre eines Patienten befestigt ist. Außerdem ist in Fig. 1b eine Vorderansicht gezeigt, welche den Sitz der Kieferhöhlen (10) und der Stirnhöhlen (11) und den Luftstrom in denselben, wenn Luft von einer Pumpeneinheit (3) abgesaugt wird, zeigt.
Das Absaugen von Luft wird entweder kontinuierlich oder in einer pulsierenden Weise durchgeführt, bevorzugt in einer pulsierenden Weise, d. h. daß der Puls so eingestellt wird, daß Luft in vorbestimmten Intervallen abgesaugt wird, was den natürlichen Atemrhythmus simuliert. Die Regeleinheit (7) ist zur Synchronisierung des Absaugens mit der Atembewegung bevorzugt mit dem Ventilierer (4) verbunden. Die Möglichkeit, Luft, bevorzugt feuchte Luft, durch die Nasenluftwege zurück auszublasen wäre besonders bevorzugt, weil sie weiter den natürlichen Luftstrom bei ungehinderter Atmung nachahmt. Es ist hochgradig wahrscheinlich, daß der Luftstrom in die Nasenluftwege hinein und durch sie heraus nicht nur die normale Funktion der Nebenhöhlen unterstützt, sondern auch den Allgemeinzustand der Nasenluftwege verbessert.
Gewünschtenfalls werden beide Nasenlöcher mit Kathetern verbunden, wodurch Umgebungsluft in ein Nasenloch geblasen wird, während Luft aus dem anderen abgesaugt wird, um weiter natürliches Atmen zu simulieren. Gewünschtenfalls werden beide Nasenlöcher gleichzeitig abgesaugt und aufgefüllt. In Verbindung mit einem Ventilierer, der autonom oder in einem patientengetriggerten Modus arbeitet, wird das Absaugen/Blasen in die Nasenlöcher mit dem Betrieb des Ventilierers synchronisiert.
Das Absaugen von Nasenluft muß so ausgelegt sein, daß optimale Mengen an zuträglichen, biologisch aktiven, endogenen Mitteln, wie NO, erzielt werden, ohne eine Schädigung der Nasenschleimhaut zu verursachen. Ein Austrocknen der Nasenschleimhaut sollte vermieden werden. Zu diesem Zweck kann an dem Katheter, der Luft in die Nasenlöcher führt, ein befeuchtender Filter angebracht werden. Fakultativ kann ein Teil des Luftstroms, der von dem Patienten ausgeatmet wird, zu den Nasenlöchern zurückgeführt werden, wobei die natürlich vorkommende Feuchtigkeit in der ausgeatmeten Luft genutzt wird (siehe Fig. 2). Bei dieser Ausführung wird bevorzugt ein CO&sub2; absorbierender Filter (in der Figur nicht gezeigt) verwendet, um eine Ansammlung von CO&sub2; in der zirkulierenden Luft zu vermeiden. In Fig. 2 sind in beiden Nasenlöchern Katheter (2) angeordnet, und ein Teil der feuchten ausgeatmeten Luft wird aus dem Ausatemzweig (8) entnommen und durch ein Nasenloch zu den oberen Luftwegen zurückgeführt, während aus dem anderen Luft abgesaugt wird. Hier ist die Pumpeneinheit durch zwei Pumpeneinheiten (3A und 3B), beide durch die Regeleinheit (7) geregelt, die mit dem Ventilierer verbunden sind, ersetzt. Der Ventilierer hat außerdem einen Einlaß (5) zur Aufnahme von exogenen Gasen oder Luft und einen Auslaß (6) zum Entlassen ausgeatmeter Luft. Der Atmungszweig des Ventilierers ist mit einem Endotrachealtubus (9, als gestrichelte Linien gezeigt), der mit einer Manschette in der Luftröhre des Patienten befestigt ist, verbunden. Unter Verwendung eines einfachen Dreiwege-Ventils oder einer ähnlichen Verbindung (nicht gezeigt) kann das Absaugen/Pumpen zwischen den Nasenlöchern abgewechselt werden. Der Grad des Austrocknens kann auch dadurch beeinflußt werden, daß die Absaug-Strömungsrate so niedrig wie möglich gehalten wird.
Eine Ausführungsform der Erfindung, die in den beigefügten Zeichnungen nicht gezeigt ist, zielt darauf ab, das natürliche Atemschema eines Säugers, d. h. Nasenatmung, weitergehend nachzuahmen. In dieser Ausführungsform wird Luft durch einen oder mehrere Katheter, die oral, zum Endotrachealtubus parallellaufend, eingeführt sind, aus dem Nasenrachenraum abgesaugt. Dadurch wird Luft durch die Nase nach innen abgesaugt in einer Weise, die dem normalen Atmen ähnlicher ist. Diese Ausführungsform ermöglicht außerdem das Blasen von Luft, bevorzugt feuchter Luft, durch die Nasenluftwege nach außen. Dies ahmt das natürliche Atemschema und die zugehörigen Luftströme weitergehend nach, wobei es die normale Funktionsweise der Nebenhöhlen und das allgemeine Gleichgewicht in den Nasenluftwegen unterstützt. Eine Hypothese, basierend auf der Geometrie der Nasenluftwege und der Nebenhöhlen, wäre, daß Gas in der Einatemphase aus den Nebenhöhlen abgesaugt wird und daß folglich die Nebenhöhlen in der Ausatemphase wieder mit Luft gefüllt werden.
Die dem Einatemluftstrom eines Ventilierers zugeführte NO- Konzentration sollte so sein, daß die Konzentration in der dem Patienten zugeführten Luft während kontinuierlicher Zuführung in dem Bereich von 5 bis 200 ppb (parts per billion, Teile pro Milliarde) liegt. Alternativ kann das gesammelte NO zeitweilig in einem Gefäß, das hergestellt ist aus einem NO nicht absorbierenden Material, z. B. Glas, Stahl oder einen geeigneten Kunststoff, der üblicherweise auf dem Gebiet der Medizin verwendet wird, z. B. Teflon®, gespeichert werden. Bevorzugt ist das Gefäß ein aus Teflon® oder einem entsprechenden Material hergestelltes, geschmeidiges, balgähnliches Gefäß. Bei Verwendung eines solchen Speichers können höhere NO-Dosen in vorbestimmten Intervallen in den Einatemluftstrom eines Ventilierers abgegeben werden. Die Durchschnittskonzentration von dem Patienten zugeführtem NO sollte bevorzugt dennoch weniger als 1 ppm (part per million, Teil pro Million) sein.
Die angesaugte Luft, die NO und möglicherweise andere biologisch aktive Mittel enthält, wird entweder kontinuierlich in den Einatemluftstrom eines Ventilierers eingeführt oder in einem Zwischenspeicher gesammelt und gepulst freigegeben, beispielsweise in Intervallen einer vorgegebenen Anzahl von Atemzügen eingeführt.
Die vorliegende Erfindung betrifft zwar in erster Linie das Sammeln von Luft aus den oberen Luftwegen, einschließlich biologisch aktiver Mittel wie endogenem NO, und ihr Zuführen in den Einatemluftstrom eines Ventilierers, der mit einem intubierten oder tracheostomierten Patienten verbunden ist, aber sie kann natürlich auch in Verbindung mit einem Ventilierer, der mit einer an dem Patienten angebrachten Kehlkopfmaske verbunden ist, durchgeführt werden. Das Abziehen von endogenem NO aus den oberen Luftwegen wird auch für Patienten erwogen, die chronisch tracheostomiert sind, und denen daher ihr natürliches NO entzogen ist.
Allgemein wird die Verabreichung von endogenem NO für die Zuführung in den Einatemluftstrom eines Ventilierers oder einer ähnlichen Vorrichtung in Betracht gezogen, um die Lungenfunktion wiederherzustellen und den unspezifischen Wirtsschutz in den Luftwegen aller intubierten oder tracheostomierten Patienten zu verbessern. Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, Luft aus den oberen Luftwegen den unteren Luftwegen zuzuführen, d. h. die Luftzirkulation, die beim normalen Atmen stattfindet, wiederherzustellen. Daher wird davon ausgegangen, daß sie als ein Standardverfahren bei allen intubierten oder tracheostomierten Patienten, unabhängig von der Diagnose, von Nutzen ist.
Die biologischen Wirkungen von NO gehen über die Vasodilatation hinaus. So hat NO auch bakteriostatische und antivirale Eigenschaften und es wurde gezeigt, daß es die Cilienschlagfrequenz im Atemepithel erhöht. Alle diese Eigenschaften von NO können beim normalen unspezifischen Wirtsschutz der Luftwege von Bedeutung sein. Daher kann die Hemmung der normalen Luftweg-NO-Synthese die Empfänglichkeit für Atmungstrakt-Infektionen erhöhen. Das ist es, was bei intubierten oder tracheostomierten Probanden eintritt, da die Hauptzufuhr von endogenem NO zu den unteren Luftwegen unterbrochen ist. Tatsächlich ist bekannt, daß langzeitbeatmete Patienten eine beeinträchtigte mucociliäre Reinigung haben und daß sie fast obligatorisch in der Luftröhre und den unteren Luftwegen von Bakterien besiedelt sind, was oft zu schweren Infektionen des unteren Atemtrakts führt. Außerdem fehlt Kindern mit Kartagener-Syndrom (eine Triade bestehend aus Nebenhöhlenentzündung, Bronchiectase und Sinus Inversus) NO-Ausscheidung in den oberen Luftwegen, und diese Patienten haben schwerwiegende Probleme mit wiederholten Luftwegsinfektionen einschließlich Bronchitis und Lungenentzündung. Kinder allgemein sind eine wichtige Patientengruppe, da die erfindungsgemäße Vorrichtung helfen würde, die vorstehend beschriebenen Risiken der Verabreichung von exogenem NO zu vermeiden und gleichzeitig das natürliche Nasenatmungsschema, das für Kinder typisch ist, wiederherzustellen.
Die vorliegende Erfindung stellt das normale, niedrig dosierte Spülen der unteren Luftwege mit Luft aus den oberen Luftwegen, die NO und mögliche andere biologisch aktive Mittel enthält, wieder her. Dies führt zu einer Verringerung des Lungengefäßwiderstands und zu verbesserter Oxygenierung oder Sauerstoffeintragung. Außerdem kann endogenes NO von Bakterien, Viren, Pilzen oder anderen Pathogenen verursachte Luftwegsinfektionen verhindern und auch die mucociliäre Reinigung verbessern.
Nebenhöhlenentzündung ist ein generelles Problem bei langzeitbeatmeten Patienten. Bis zu 70% dieser Patienten zeigen bei Röntgenbestrahlung nicht-lufthaltige Nebenhöhlen. Man geht davon aus, daß ein üblicher Grund für Nebenhöhlenentzündung im allgemeinen ein Anschwellen der die Ostia umgebenden Schleimhaut, was zu beeinträchtigter Durchlüftung und Drainage der Nebenhöhlen führt, ist. Die vorliegende Erfindung kann helfen, die schlechte Durchlüftung der Nebenhöhlen durch einen auf die Nasenluftwege ausgeübten Luftstrom zu vermeiden. Dieser Luftstrom kann ein Anschwellen der Nebenhöhlen verhindern und die Durchlüftung der Nebenhöhlen verbessern, indem er den normalen Atmungszyklus simuliert. Tatsächlich haben frühere Studien gezeigt, daß die Durchlüftung der Nebenhöhlen durch Nasenatmung verbessert wird.
Es wird erwogen, daß die Verabreichung von endogenem NO die Aufnahme von pulmonal verabreichten Pharmazeutika erhöht, und gleichzeitig, daß bestimmte Pharmazeutika die Wirkung von endogenem NO potenzieren. Folglich wird von den Erfindern der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, daß in den Gasstrom, der aus den oberen Luftwegen stammendes, endogenes NO enthält, vor der Einführung in den Einatemluftstrom eines Ventilierers oder einer ähnlichen Vorrichtung pharmazeutische Mittel eingegeben werden. So kann die Vorrichtung zur Einspeisung von Nasenluft, die endogenes NO enthält, in den Einatemluftstrom eines Ventilierers als ein bequemer Weg zur Verabreichung pharmazeutischer Mittel in Form von Aerosolen oder feiner Pulver verwendet werden, ohne in die normale Wirkungsweise des Ventilierers einzugreifen.

BEISPIELE

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung untersuchten, ob die Wiederherstellung der normalen Spülung der unteren Luftwege mit in den oberen Luftwegen gesammelten Gasen, einschließlich der Einatmung von niedrig dosiertem NO, den Lungengefäßwiderstand (pulmonary vascular resistance, PVR) und die arterielle Blut-Oxygenierung bei intubierten Patienten beeinflussen würde.
Bei den Experimenten wurden Gase aus den oberen Luftwegen der Patienten durch Absaugung (2 l/min) aus einem Nasenloch gesammelt und in den Inhalations-Zweig (d. h. den Einatemluftstrom) eines Standardventilierers geführt. Es wurden 15 Patienten untersucht. Bei dem verwendeten Absaugverfahren war die NO-Konzentration in der Einatemluft nach Zugabe der aus der Nase stammenden Luft im Bereich von 5 bis 45 ppb. Im Vergleich dazu wurden von den Patienten weniger als 2 ppb NO eingeatmet, wenn keine aus der Nase stammende Luft eingeführt wurde. Luft wurde in wiederholten Zeiträumen von 10 Minuten entweder aus einem Nasenloch eines Patienten (bars) oder aus der Umgebungsluft (NO < 3 ppb) abgesaugt und wieder in den Inhalations-Zweig eines Ventilierers eingeführt. Am Ende der Zeiträume von 10 Minuten wurden Messungen des PVR und der arteriellen Oxigenierung (PaO&sub2;) durchgeführt.
Bei 70% der Patienten wurde ein akuter Anstieg der arteriellen Oxygenierung PaO&sub2; im Bereich von 8 bis 25% beobachtet, wenn der eingeatmeten Luft Nasenluft zugesetzt wurde. Außerdem sank bei 5 Patienten während desselben Vorgangs der Lungengefäßwiderstand um 15 ± 4%. Ähnliche Reaktionen wurden beobachtet, wenn der eingeatmeten Luft exogenes NO in derselben Konzentration zugesetzt wurde. Diese Ergebnisse zeigen an, daß endogenes NO und möglicherweise andere biologisch aktive Mittel, die in den oberen Luftwegen erzeugt werden, über eine kontinuierliche Selbstinhalation in geringer Dosis an der fundamentalen Regulierung des PVR beteiligt sind. Mechanisch beatmeten Patienten ist die Selbstinhalation von endogenem NO und anderen möglichen endogenen Substanzen entzogen, und das Ersetzen dieses Verlusts kann lebenswichtige Lungenfunktionen verbessern.
Eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann bevorzugt als ein Standardmerkmal in Ventilierern oder Beatmungsgeräten vorgesehen werden. Gleichermaßen kann die Verwendung einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung als ein Standardverfahren in die Behandlung nicht nur von mechanisch beatmeten Patienten, sondern auch jeder Person mit eingeschränktem Einatemstrom durch die oberen Luftwege integriert werden.

Claims

1. Anordnung zur Behandlung eines intubierten oder tracheostomierten Patienten, die einen Ventilierer (4) aufweist,

dadurch gekennzeichnet,

daß sie eine Einrichtung aufweist, die dazu geeignet ist, endogene Gase von den oberen Luftwegen des Patienten zu dem Einatemluftstrom des Ventilierers zu überführen, um die natürliche Zuführung endogener Gase von den oberen Luftwegen zu den unteren Luftwegen eines Patienten, dem diese Gase entzogen wurden, wiederherzustellen.

2. Anordnung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Anordnung mindestens eine Leitung (2) zum Sammeln von Gasen, die endogene, biologisch aktive Mittel, einschließlich endogenes NO, enthalten, aufweist.

3. Anordnung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet,

daß die mindestens eine Leitung (2) zum Sammeln von Gasen einschließlich endogenem NO dazu geeignet ist, die Nasenluftwege des Patienten mit einer Absaugvorrichtung (3) zu verbinden und die gesammelten Gase einschließlich NO zu dem Einatemluftstrom des Ventilierers (4) zu führen.

4. Anordnung nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet,

daß die mindestens eine Leitung (2) dazu geeignet ist, mindestens ein Nasenloch des Patienten mit der Absaugvorrichtung (3A, 3B) zu verbinden und die gesammelten Gase einschließlich NO zu dem Einatemluftstrom des Ventilierers (4) zu führen.

5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Absaugvorrichtung (3, 3A, 3B) für kontinuierlichen Betrieb geeignet ist.

6. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Absaugvorrichtung (3, 3A, 3B) für gepulsten Betrieb geeignet ist.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Anordnung einen Speicher zum Sammeln und periodischen Freigeben der Gase einschließlich NO in den Einatemluftstrom des Ventilierers (4) aufweist.

8. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Anordnung eine Einrichtung zum Einführen feuchter Luft in die Nasenlöcher aufweist, um ein Austrocknen der Nasenschleimhaut zu verhindern.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 7,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Absaugvorrichtung (3, 3A, 3B) mit einer Regeleinheit (7) zur Synchronisierung mit dem Atemrhythmus des Patienten verbunden ist.

10. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Anordnung eine Einrichtung zum Ausblasen von Luft durch die Nasenluftwege aufweist und dazu geeignet ist, dies in einer normales Ausatmen nachahmenden Weise durchzuführen.

11. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Anordnung eine Einrichtung zum Verabreichen pharmazeutischer Mittel in den Gasstrom, der in den Einatemluftstrom eines Ventilierers eingeführt wird, aufweist.