PL211234B1

PL211234B1 - Tracheal air supply tube

Info

Publication number: PL211234B1
Application number: PL375669A
Authority: PL
Inventors: Barbara Stankiewicz; Marek Darowski; Jarosław Glapiński; Marcin Rawicz
Original assignee: Polska Akademia Nauk Inst Biocybernetyki I Inżynierii Biomedycznej
Priority date: 2005-06-10
Filing date: 2005-06-10
Publication date: 2012-04-30
Also published as: PL375669A1

Abstract

Rurka dotchawicza o zmiennym przekroju charakteryzuje się tym, że połączenie części tchawiczo-krtaniowej (1) i części ustnej (2), stanowi boczna powierzchnia (3) stożka ściętego o kącie rozwarcia (α) w granicach 4 - 12°.The endotracheal tube with a variable cross-section is characterized by the fact that the connection of the tracheolaryngeal part (1) and the mouth part (2) is a lateral surface (3) of a truncated cone with an opening angle (α) in the range of 4 - 12°.

Description

RZECZPOSPOLITAREPUBLIC

POLSKAPOLAND

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (54) (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 211234 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 375669 (22) Data zgłoszenia: 10.06.2005Patent Office of the Republic of Poland (54) (12) PATENT DESCRIPTION (19) PL (11) 211234 (13) B1 (21) Application number: 375669 (22) Application date: 10.06.2005

Rurka dotchawicza (43) Zgłoszenie ogłoszono:Endotracheal tube (43) Report was announced:

11.12.2006 BUP 25/06 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono:11.12.2006 BUP 25/06 (45) The following was announced about the grant of the patent:

30.04.2012 WUP 04/12 (51) Int.Cl.April 30, 2012 WUP 04/12 (51) Int.Cl.

A61M 16/04 (2006.01) A61M 16/00 (2006.01) (73) Uprawniony z patentu:A61M 16/04 (2006.01) A61M 16/00 (2006.01) (73) The holder of the patent:

POLSKA AKADEMIA NAUK INSTYTUT BIOCYBERNETYKI I INŻYNIERII BIOMEDYCZNEJ, Warszawa, PL (72) Twórca(y) wynalazku:POLISH ACADEMY OF SCIENCES INSTITUTE OF BIOCYBERNETICS AND BIOMEDICAL ENGINEERING, Warsaw, PL (72) Inventor (s):

BARBARA STANKIEWICZ, Piastów, PL MAREK DAROWSKI, Warszawa, PL JAROSŁAW GLAPIŃSKI, Warszawa, PL MARCIN RAWICZ, Leszno, PL (74) Pełnomocnik:BARBARA STANKIEWICZ, Piastów, PL MAREK DAROWSKI, Warsaw, PL JAROSŁAW GLAPIŃSKI, Warsaw, PL MARCIN RAWICZ, Leszno, PL (74) Plenipotentiary:

rzecz. pat. Renata Wojtas-Słodownikitem. stalemate. Renata Wojtas-Słodownik

PL 211 234 B1PL 211 234 B1

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest rurka dotchawicza o zmiennym przekroju służąca do połączenia dróg oddechowych z zestawem lub urządzeniem do wspomaganego lub sztucznego oddychania.The present invention relates to a variable cross-section endotracheal tube for connecting the airway to an assisted or artificial respiration set or device.

Klasyczne rurki dotchawiczne maja kształt cylindryczny i stałą na całej długości średnicę wewnętrzną. W opisie patentowym US 6,668,832 znajdujemy, dedykowaną szczególnie dla noworodków i niemowląt, rurkę dotchawicza o kształcie cylindrycznym charakteryzującą się tym, że na powierzchni zewnętrznej ma ona wyróżnione kolorystycznie poprzeczne paski owijające się wokół rurki na kształt obręczy. Jeden z nich znajduje się w sąsiedztwie dalszego końca rurki (tj. końca rurki wkładanego do tchawicy dziecka) w takiej odległości od niego, aby po prawidłowym zaintubowaniu dziecka (aby koniec dalszy znalazł się mniej więcej w środku długości tchawicy), znalazł się nad krtanią; pasek ten stanowi granicę strefy bezpieczeństwa (bezpiecznej intubacji). Pozostałe kolorowe paski (w kolorach innych niż wyżej wymieniony) znajdują się w bliższej odległości od bliższego końca rurki (ustnego) niż od dalszego końca rurki. W zależności od rozmiaru rurki, to jest jej średnicy wewnętrznej ID (z ang.: internal diameter) rozkład tych pasków i ich odległości od dalszego końca rurki są takie, aby pozwalało to dopasować położenie wybranego paska do położenia wybranej struktury anatomicznej dziecka. W preferowanym rozwią zaniu, tą wybraną strukturą są górne dzią s ł a.Classic endotracheal tubes have a cylindrical shape and an internal diameter that is constant along the entire length. In US 6,668,832 we find an endotracheal tube of a cylindrical shape, dedicated especially to newborns and infants, characterized by the fact that on its outer surface it has color-marked transverse stripes wrapping around the tube in the shape of a rim. One of them is adjacent to the distal end of the tube (i.e. the end of the tube inserted into the child's windpipe) at such a distance that, when the child is properly intubated (so that the distal end is approximately in the middle of the tracheal length), it is over the larynx; this strip is the border of the safety zone (safe intubation). The remaining colored stripes (in colors other than the above-mentioned) are closer to the proximal (oral) end of the tube than to the distal end of the tube. Depending on the size of the tube, i.e. its internal diameter, the distribution of these strips and their distances from the distal end of the tube are such as to allow the position of the selected strip to be adjusted to the location of the selected anatomical structure of the child. In a preferred embodiment, the selected structure is the upper gingiva.

Klasyczne rurki cylindryczne różnią się promieniem krzywizny, grubością ścianek czy właściwościami materiału, z którego zostały wykonane. Dostępne są zwykle w dwóch wariantach: typu Magill lub Murphy (z oczkiem przy dalszym końcu rurki), zlokalizowany w części dalszej. Ze stanu techniki znana jest „Rurka dotchawicza lub tracheotomijna” (P.338685) - cylindryczna rurka z obejmującym ją nadmuchiwanym pierścieniem uszczelniającym, przewodem dostarczającym sprężone powietrze do pierścienia, z kanałem odsysającym z otworem po zewnętrznej stronie rurki, powyżej pierścienia uszczelniającego, charakteryzująca się między innymi tym, że ścianka rurki ma na swoim obwodzie pogrubiony, pusty w środku sektor, który tworzy kanał odsysający.Classic cylindrical tubes differ in the radius of curvature, wall thickness or the properties of the material from which they are made. They are usually available in two variants: Magill or Murphy (with an eyelet at the distal end of the tube), located downstream. Known from the prior art is "Endotracheal or tracheotomy tube" (P.338685) - a cylindrical tube with an inflatable sealing ring surrounding it, a conduit for supplying compressed air to the ring, with a suction channel with an opening on the outside of the tube, above the sealing ring, characterized by between in other words, the wall of the tube has a thickened hollow sector on its periphery which forms the suction channel.

U niemowląt i dzieci do lat 8, z powodu specyficznych warunków anatomicznych, za bezpieczniejsze uważa się stosowanie rurek dotchawiczych typu Magill, bez mankietów uszczelniających; ze względu na mniejsze prawdopodobieństwo powstania urazów w rejonie krtani. Z tego powodu, większość rurek intubacyjnych dla małych dzieci nie posiada mankietów. Jednak zwolennicy rurek z mankietami stosują takie produkty, jak: Mallinckrodt Hi-Conture, Rϋschelit Super Safety Clear, Sheridan CF, Portex Lo-Pressure, czy Microcuff P-HVLP - najnowszy model w tej klasie.In infants and children up to 8 years of age, due to specific anatomical conditions, it is considered safer to use Magill endotracheal tubes without sealing cuffs; due to the lower probability of injuries in the laryngeal area. For this reason, most toddler tubes are not cuffed. However, supporters of cuffed tubes use such products as: Mallinckrodt Hi-Conture, Rϋschelit Super Safety Clear, Sheridan CF, Portex Lo-Pressure, or Microcuff P-HVLP - the latest model in this class.

Jeżeli chodzi o promień krzywizny rurki, to wśród rurek dotchawiczych istnieje spore zróżnicowanie w tym względzie. Fabryczne zakrzywienie rurki zależy w głównej mierze od własności materiału, z którego rurka została wykonana. Im większa elastyczność rurki i mniejsza podatność jej ścianek na zapadanie się w warunkach temperatury i wilgotności, panujących w drogach oddechowych, tym większy (aż do nieskończoności) może być wyjściowy promień krzywizny rurki. Zakrzywienie rurki wpływa na zmianę kierunku ruchu cząsteczek powietrza oddechowego, a przez to również na powstanie dodatkowych oporów, które nie występują w przypadku rurki prostej. Co istotne, po zaintubowaniu pacjenta, promień krzywizny wszystkich rurek jest podobny, niezależnie od ich zakrzywienia fabrycznego. Problem zakrzywienia w przypadku rurek dotchawiczych jest mniej istotny niż w przypadku rurek tracheotomijnych, w których między częścią bliższą i dalszą tworzy się kąt bliski 90°. Wartości oporów dodatkowych, związanych ze zmianą kierunku ruchu gazu, uzależnione są od tego, w jakiej proporcji do siebie znajdują się promień wewnętrzny rurki oraz promień krzywizny, a także od liczby łuków.As for the radius of curvature of the tube, there is considerable variation among endotracheal tubes in this regard. The factory tube curvature depends mainly on the properties of the tube material. The greater the flexibility of the tube and the less susceptibility of its walls to collapse under the temperature and humidity conditions prevailing in the airways, the greater (up to infinity) the starting radius of curvature of the tube can be. The curvature of the tube changes the direction of the breathing air molecules, and thus also creates additional resistance that does not occur in the case of a straight tube. Importantly, after intubating the patient, the radius of curvature of all tubes is similar, regardless of their factory curvature. The problem of curvature with endotracheal tubes is less significant than with tracheotomy tubes where an angle close to 90 ° is formed between the proximal and distal parts. The values of additional resistances related to the change of the gas movement direction depend on the proportion in which the inner radius of the tube and the radius of curvature are in relation to each other, as well as on the number of bends.

W grupie rurek szeroko stosowanych u noworodków i małych dzieci, ze względu na jej charakterystyczną geometrię, należy wymienić rurkę dotchawiczą Cole'a (nazwa pochodzi od nazwiska jej twórcy). Rurka Cole'a składa się z dwóch cylindrycznych części: części dalszej (tchawiczo-krtaniowej) i części bliższej (ustnej), o większej średnicy wewnętrznej niż część dalsza, połączonych ze sobą tak, że kształt powierzchni rurki na tym odcinku przypomina połączenie ramion i szyi, stąd wzięła się, funkcjonująca w języku angielskim, druga nazwa tej rurki - „shouldered tube”.In the group of tubes widely used in newborns and toddlers, due to its characteristic geometry, the Cole's endotracheal tube (named after its creator) should be mentioned. The Cole's tube consists of two cylindrical parts: the distal (tracheo-laryngeal) part and the proximal (oral) part, with a larger internal diameter than the distal part, connected with each other so that the shape of the surface of the tube in this part resembles the connection of the shoulders and the neck hence the second name of this tube, functioning in English - "shouldered tube".

Powody, dla których rurka Cole'a stała się tak popularna są następujące:The reasons why Cole's tube has become so popular are as follows:

1) zmniejszenie oporów przepływu dla powietrza oddechowego,1) reducing the flow resistance for the breathing air,

2) jej kształt i sztywność sprawiają, że jej użycie do intubacji podczas zabiegów reanimacji jest wygodne i łatwe dla lekarza,2) its shape and stiffness make its use for intubation during resuscitation procedures convenient and easy for the doctor,

3) ramiona rurki mają tendencję do układania się na górnej krawędzi głośni, co w pewien sposób zabezpiecza przed groźna w skutkach intubacją jednego płuca.3) the arms of the tube tend to lie on the upper edge of the glottis, which in some way prevents the dangerous intubation of one lung.

PL 211 234 B1PL 211 234 B1

Rurek Cole'a nie produkuje się w wersji dla starszych dzieci i dorosłych; największy rozmiar, to jest średnica wewnętrzna wynosi 4 mm. Opory jakie przepływowi gazu stawiają rurki dotchawicze dla niemowląt i małych dzieci (1,5-5,5 mm ID) są wielokrotnie większe niż opory rurek stosowanych u dorosł ych, dlatego w tym pierwszym przypadku redukcja oporu ma duż o wię ksze znaczenie.Cole tubing is not manufactured for older children and adults; the largest size, i.e. the inside diameter, is 4 mm. Resistance to gas flow created by endotracheal tubes for infants and young children (1.5-5.5 mm ID) is many times greater than the resistance of tubes used in adults, therefore, in the former case, the reduction of resistance is much more important.

Pierwsza informacja o rurce dotchawiczej Cole'a pojawiła się w 1945 r. w amerykańskim czasopiśmie „Anesthesiology”, w dziale „Current Coment and Case Report” (Cole F., A New Endotracheal Tube for Infants, Anesthesiology 6, 1945, 87-88). Rurkę Cole'a użyto z powodzeniem po raz pierwszy do intubacji 4-miesięcznego niemowlęcia, podczas operacji wycinania 5-calowego wodniaka zlokalizowanego zewnętrznie po prawej stronie szyi i klatki piersiowej. Rurka była wykonana z gumy, łukowato wygięta. Średnica wewnętrzna części dalszej wynosiła 3,5 mm, a zewnętrzna 5,5 mm, zaś średnica wewnętrzna części bliższej 5,5 mm, a zewnętrzna 8 mm. Długość części dalszej wynosiła 3,8 cm, a części bliż szej 8,7 cm. W raporcie Cole wzmiankuje o projektach kilku innych, tego typu rurek, w 3 innych rozmiarach, w których dł ugość części ustnej stanowił a okoł o trzech czwartych dł ugości całej rurki.The first information about Cole's endotracheal tube appeared in 1945 in the American journal "Anesthesiology", in the "Current Coment and Case Report" section (Cole F., A New Endotracheal Tube for Infants, Anesthesiology 6, 1945, 87-88 ). Cole's tube was first used successfully to intubate a 4-month-old infant during surgery to excise a 5-inch hydrocele externally on the right side of the neck and chest. The tube was made of rubber, arched. The inner diameter of the distal portion was 3.5 mm and the outer diameter 5.5 mm, and the inner diameter of the proximal portion was 5.5 mm and the outer diameter 8 mm. The length of the distal part was 3.8 cm, and the proximal part was 8.7 cm. In the report, Cole mentions several other tubing designs of this type, in 3 other sizes where the length of the mouth was about three-quarters the length of the entire tube.

Korzystną cechą rurki Cole'a jest zmniejszony opór dla przepływu gazu i redukcja pracy oddechowej, w porównaniu do wartości, uzyskiwanych dla cylindrycznej rurki dotchawiczej o tym samym rozmiarze, tj. tej samej średnicy wewnętrznej co część dalsza rurki Cole'a.The advantage of the Cole tube is the reduced resistance to gas flow and the reduction of the respiratory work compared to the values obtained with a cylindrical endotracheal tube of the same size, i.e. the same internal diameter as the distal part of the Cole tube.

Budzącą kontrowersje cechą rurki Cole'a jest dosyć gwałtowna zmiana jej średnicy na bardzo krótkim (2-3 mm) odcinku długości. Z doniesień klinicystów wynika, że niekorzystną cechą rurki Cole'a jest również zbyt krótka część dalsza (tchawiczo-krtaniowa), wskutek czego rurka łatwo ulega przemieszczeniu. Na przykład dla rurek Cole'a o rozmiarach 3-4 mm ID długość tego odcinka wynosi 27-30 mm, podczas gdy dla rurek o rozmiarach 3-3,5 mm ID zalecana długość części dalszej wynosi 30 mm, a dla rurek o rozmiarach 4-5 mm ID - 40 mm.A controversial feature of the Cole tube is quite a sharp change in its diameter over a very short (2-3 mm) segment of its length. Clinicians have reported that a disadvantageous feature of the Cole tube is that the distal (tracheo-laryngeal) portion is too short, making the tube easily dislocated. For example, for Cole's 3-4mm ID tubing the length is 27-30mm, while for 3-3.5mm ID tubing the recommended distal length is 30mm and for size 4 tubing -5 mm ID - 40 mm.

Dwie wymienione wyżej cechy geometrii rurki Cole'a istotnie wpływają na ograniczenie jej przydatności. Doświadczania klinicystów wskazują, że taki kształt rurki może stanowić poważny problem, a mianowicie prowadzić do uszkodzeń tkanek, a nawet martwicy w rejonie zwężenia podgł o ś niowego, w efekcie przemieszczenia się grubszej części rurki w okolicę chrzą stki pierś cieniowatej i wywoł anego w tym miejscu ucisku. Tego typu uszkodzenia wymagają czasami kilkuletniej terapii, utrudniają prawidłowy rozwój mowy u dziecka, a czasami nawet kończą się śmiercią. O tych zagrożeniach, Mitchell i Bailey donoszą w raporcie opublikowanym na ł amach British Medical Journal w 1990 r. (Mitchell M. D. Bailey CM, Dangers of Neonatal Intubation with the Cole Tube, British Medical Journal 301, 1990, 602-603), a Brewis i Pracy - w raporcie opublikowanym w Pediatric Anesthesia w 1999 r. (Brewis C, Pracy J.P., Localized Tracheomalcia as a Complication of the Cole Tracheal tube, Pediatric Anesthesia 9, 1999, 531-533). Autorzy ci stanowczo podkreślają, że w celu uniknięcia chorób zwężenia podgłośniowego u noworodków i niemowląt rurka Cole'a nie powinna być używana do długofalowej wentylacji. Zwracają uwagę na fakt, że rurka ta jest przeznaczona jedynie do krótkotrwałego użytku, podczas reanimacji (firma Portex produkuje je w zestawach do reanimacji: infant resuscitation kit part number 100/420; Cole neonatal tube part number 100/430) i jeżeli już zostanie użyta, powinna być zastąpiona inną rurką na przykład donosową, tak szybko jak tylko to jest możliwe, gdy tylko stan dziecka na to pozwala.The two above-mentioned features of the Cole tube geometry significantly limit its usefulness. The experience of clinicians shows that such a shape of the tube can be a serious problem, namely, it can lead to tissue damage, and even necrosis in the area of the hypomedial stenosis, as a result of the thicker part of the tube displacement into the area of the thoracic cartilage and caused in this place. oppression. This type of damage sometimes requires several years of therapy, hinders the proper development of speech in a child, and sometimes even ends in death. These dangers were reported by Mitchell and Bailey in a report published in the British Medical Journal in 1990 (Mitchell MD Bailey CM, Dangers of Neonatal Intubation with the Cole Tube, British Medical Journal 301, 1990, 602-603), and Brewis i Pracy - in a report published in Pediatric Anesthesia in 1999 (Brewis C, Pracy JP, Localized Tracheomalcia as a Complication of the Cole Tracheal tube, Pediatric Anesthesia 9, 1999, 531-533). These authors strongly emphasize that in order to avoid diseases of subglottic stenosis in newborns and infants, the Cole's tube should not be used for long-term ventilation. They draw attention to the fact that this tube is intended only for short-term use during resuscitation (Portex produces them in resuscitation kits: infant resuscitation kit part number 100/420; Cole neonatal tube part number 100/430) and if it is already used , it should be replaced with another tube, for example a nasal tube, as soon as possible and whenever the child's condition allows it.

Mitchell i Bailey pod hasłem „Lekcja tygodnia” opisują szczegółowo przypadek noworodka, który przyszedł na świat drogą cesarskiego cięcia w 37 tygodniu życia płodowego (waga 1400 g), wymuszonego podejrzeniem przepukliny przeponowej. Noworodek wymagał reanimacji i intubacji. Wielokrotnie go reintubowano (za pomocą rurki Cole'a), gdyż przy każdej próbie extubacji doznawał nagłego poważnego pogorszenia się stanu zdrowia. Dopiero, gdy rurkę Cole'a zamieniono na rurkę donosową, stan dziecka się ustabilizował. Jednak, laryngoskopia i bronchoskopia wykazały poważne uszkodzenia w rejonie głośni i poniżej głośni oraz deformację i uszkodzenia w rejonie dziąseł, spowodowane przemieszczaniem i uciskiem pochodzącym od rurki Cole'a.Mitchell and Bailey under the heading "Lesson of the week" describe in detail the case of a newborn born by caesarean section at 37 weeks gestation (weight 1400 g) forced by the suspicion of a diaphragmatic hernia. The newborn required resuscitation and intubation. He was re-intubated many times (using a Cole tube) as he suffered a sudden severe deterioration in health with each extubation attempt. It was only when the Cole's tube was replaced with a nasal tube that the baby's condition stabilized. However, laryngoscopy and bronchoscopy showed severe damage to the glottis and below the glottis, and deformation and damage to the gingival region due to displacement and pressure from the Cole tube.

Brewis i Pracy opisują przypadek 4-miesięcznego niemowlęcia (wcześniaka, urodzonego w 24-tygodniu ciąży, waga urodzeniowa 670 g), z niewydolnością oddechową i rozwiniętą wcześniaczą przewlekłą chorobą płuc, który wymagał intubacji i wentylacji płuc. W trakcie jego historii choroby wielokrotnie go reintubowano rurką Cole'a. Mikrolaryngoskopia i bronchoskopia ujawniły u dziecka, w górnej części tchawicy, w są siedztwie chrząstki pierś cieniowatej, region poważ nego zapadnięcia się tkanek. Zdaniem autorów rozmięknięcie tchawicy powstało wskutek ucisku przez ramię rurki Cole'a. Rurkę Cole'a zastąpiono rurką tracheotomijna. Z powodu uszkodzeń w rejonie krtani i tchawicy dzieckoBrewis and Pracy describe the case of a 4-month-old infant (preterm, 24-week gestation, birth weight 670 g) with respiratory failure and developed preterm chronic lung disease that required lung intubation and ventilation. During his medical history, he was repeatedly reintubated with a Cole's tube. Microlaryngoscopy and bronchoscopy revealed in the child, in the upper part of the trachea, adjacent to the thoracic cartilage, a region of severe tissue collapse. According to the authors, the loosening of the trachea was caused by the compression of the Cole's tube by the shoulder. Cole's tube was replaced with a tracheotomy tube. Due to damage in the area of the larynx and trachea, the child

PL 211 234 B1 zakwalifikowano do zabiegu rekonstrukcji krtani i tchawicy, ale zmarło przed zabiegiem, z powodu innych medycznych powikłań.PL 211 234 B1 was qualified for laryngotracheal reconstruction surgery, but died prior to surgery, due to other medical complications.

Ze stanu techniki znany jest „Cewnik dotchawiczy” (US 3,815,606), który stanowi system dwóch rurek dotchawiczych połączonych teleskopowo. Sekcje początkowe obydwu rurek (przy końcach bliższych) są rozdzielone. Jedna z nich posiada otwór w powierzchni bocznej, przez który druga rurka wchodzi do wnętrza pierwszej. Tuż przed miejscem, gdzie znajduje się otwór w ściance rurki pierwszej, druga rurka zagina się tworząc łuk (ramię) i wchodzi do wnętrza rurki pierwszej.In the prior art, there is known an "endotracheal catheter" (US 3,815,606), which is a system of two telescopically connected endotracheal tubes. The leading sections of both tubes (at the proximal ends) are separated. One of them has an opening in the side surface through which the second tube enters the interior of the first. Just before the opening in the wall of the first tube, the second tube folds to form an arc (arm) and extends into the first tube.

Obydwie rurki (przy końcach dalszych) mają integralne sekcje ze znacznie zmniejszonymi średnicami wewnętrznymi, w stosunku do średnic wewnętrznych części głównych. Jedną z intencji autorów wynalazku US 3,815,606 było zminimalizowanie oporów przepływu gazu oddechowego, poprzez powiększenie rozmiaru rurki dotchawiczej, to jest jej średnicy wewnętrznej w części głównej, od strony bliższego końca rurki. Niestety, opory przepływu gazu znacznie wzrastają, gdy zmiana średnicy jest gwałtowna lub gdy następuje zmiana kierunku ruchu gazu, w wynalazku US 3,815,606 obydwie sytuacje mają miejsce.Both tubes (at the distal ends) have integral sections with significantly reduced inside diameters compared to the inside diameters of the main parts. One of the intentions of the authors of the invention US 3,815,606 was to minimize the flow resistance of the respiratory gas by increasing the size of the endotracheal tube, i.e. its internal diameter in the main part, from the proximal end of the tube. Unfortunately, the gas flow resistance increases significantly when the change in diameter is abrupt or when there is a change in the direction of the gas movement, in the invention US 3,815,606 both occur.

Zmiana średnicy rurki zewnętrznej przebiega w sposób dosyć stromy; na tym odcinku kształt powierzchni bocznej rurki przypomina ramiona (podobnie jak w rurce Cole'a).The change in diameter of the outer tube is quite steep; in this section, the shape of the side surface of the tube resembles arms (similar to Cole's tube).

Druga rurka (rurka wewnętrzna) zmniejsza swoją średnicę pod kątem 90°, następnie zagina się tworząc łuk w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara i wchodzi do rurki pierwszej. W jej wnętrzu rurka druga zagina się ponownie, tworząc łuk, tym razem, w kierunku ruchu wskazówek zegara. Jak wynika z rysunków dołączonych do opisu US 3,815,606, promienie krzywizny obydwu łuków są bardzo małe w stosunku do promienia wewnętrznego rurki. Na dalszym odcinku rurka zewnętrzna i wewnę trzna biegną współ osiowo. Średnica zewnę trzna rurki wewnę trznej jest ograniczona ś rednicą wewnętrzną rurki zewnętrznej. Koniec dalszy rurki wewnętrznej znajduje się tuż nad przewężeniem rurki zewnętrznej. Ten przewężony sektor rurki zewnętrznej, podczas intubacji, wchodzi przez krtań do tchawicy.The second tube (inner tube) reduces its diameter at an angle of 90 °, then bends to form a counterclockwise arc and enters the first tube. Inside it, the second tube bends again to form an arc, this time in a clockwise direction. As can be seen from the drawings attached to US 3,815,606, the radii of curvature of the two arcs are very small with respect to the inner radius of the tube. Further, the outer and inner tubes extend coaxially. The outer diameter of the inner tube is limited by the inner diameter of the outer tube. The distal end of the inner tube is just above the throat of the outer tube. This narrowed sector of the outer tube enters the trachea through the larynx during intubation.

Końce bliższe obydwu rurek dotchawiczych są zaopatrzone w kontrolne jednokierunkowe zawory, rurka wewnętrzna w zawór wlotowy, a rurka zewnętrzna w wylotowy. Dostarczanie powietrza do płuc dziecka odbywa się zatem za pośrednictwem rurki wewnętrznej, a powietrze wydechowe wydostaje się przez rurkę zewnętrzną. W ten sposób, przestrzeń martwa zostaje znacznie zmniejszona, jej objętość jest porównywalna z fizjologiczną przestrzenią martwą noworodka, a jej zasadniczą część stanowi objętość przestrzeni pomiędzy dalszym końcem rurki wewnętrznej i dalszym końcem rurki zewnętrznej. Główny cel wynalazku zdaje się więc być osiągnięty.The proximal ends of both endotracheal tubes are provided with one-way control valves, the inner tube with an inlet valve, and the outer tube with an outlet valve. The delivery of air to the baby's lungs is thus via the inner tube and the exhalation air comes out through the outer tube. In this way, the dead space is significantly reduced, its volume comparable to the physiological dead space of a newborn, and its substantial part being the volume of the space between the distal end of the inner tube and the distal end of the outer tube. The main object of the invention therefore appears to have been achieved.

Opór prostej rurki cylindrycznej, w warunkach przepływu laminarnego, można wyznaczyć ze wzoru:The resistance of a straight cylindrical tube under laminar flow conditions can be obtained from the formula:

RL =RL =

8-π-L·μ S² gdzie:8-π-L μ S ² where:

RL- opór rurki dla przepływu laminarnego, L - długość rurki, S - pole przekroju wewnętrznego rurki, μ - współczynnik lepkości dynamicznej gazu.RL- tube resistance for laminar flow, L - tube length, S - tube internal section area, μ - gas dynamic viscosity coefficient.

Natomiast w warunkach turbulentnego przepływu gazu opór cylindrycznej, hydraulicznie gładkiej rurki można wyznaczyć ze wzoru:On the other hand, under conditions of turbulent gas flow, the resistance of a cylindrical, hydraulically smooth tube can be determined from the formula:

R_T = 0.42 2.375 · LR _T = 0.42 2.375L

0.25 ρ· V0.25 ρV

0.75 gdzie:0.75 where:

RT - opór rurki dla przepływu turbulentnego •RT - tube resistance for turbulent flow •

V - natężenie przepływu gazu, ρ - gęstość gazu.V - gas flow rate, ρ - gas density.

Z powyż szych równań wynika, ż e zarówno podczas laminarnego jak i turbulentnego przepł ywu gazu istnieje silna zależność pomiędzy oporem rurki, a jej polem przekroju wewnętrznego. Nawet niewielkie powiększenie przekroju wewnętrznego rurki (tj. zamiana rurki o stałym przekroju, na rurkę o wię kszym, również stał ym przekroju), mo ż e skutkować znacznym spadkiem wartoś ci jej oporu, a w efekcie również zauważ alnym spadkiem rezystywnej pracy oddechowej.The above equations show that during both laminar and turbulent gas flow there is a strong relationship between the resistance of the tube and its internal cross-sectional area. Even a slight increase in the internal cross-section of the tube (i.e. replacing a tube with a constant cross-section with a tube with a larger, also constant cross-section) may result in a significant decrease in its resistance value, and as a result also a noticeable decrease in the resistive breathing work.

Pole przekroju wewnętrznego dotchawiczej rurki intubacyjnej (więc i jej rozmiar - ID) jest zdeterminowany wielkością pola przekroju krtani i tchawicy pacjenta. Ze względu na ograniczenia anatomiczne,The internal cross-sectional area of the tracheal endotracheal tube (and therefore its size - ID) is determined by the size of the cross-sectional area of the patient's larynx and trachea. Due to anatomical limitations,

PL 211 234 B1 ewentualna modyfikacja geometrii rurki, na przykład jej powiększenie, mające na celu redukcję jej oporu i pracy oddechowej, musi przebiegać na odcinku powyżej krtani Tak powstała koncepcja modelu rurki dotchawiczej o zmiennym przekroju, mniejszym na odcinku dalszym (tchawiczo-krtaniowym) i wię kszym na odcinku bliż szym (ustnym).Any modification of the tube geometry, for example its enlargement in order to reduce its resistance and respiratory work, must take place on the section above the larynx. This is how the concept of the model of the endotracheal tube with a variable cross-section, smaller in the distal (tracheo-laryngeal) section and larger in the proximal (oral) section.

Zmiana przekroju rurki na jej długości skutkuje powstaniem spadku ciśnienia, wpływającego na powiększenie sumarycznego oporu rurki. Opór miejscowy, związany ze zmianą przekroju rurki można wyrazić w następujący sposób:The change in the cross-section of the tube along its length results in a pressure drop, which increases the total resistance of the tube. The local resistance associated with the change in the cross-section of the tube can be expressed as follows:

^RM = ^ξ· ρ· V S² gdzie: ^R M = ^ξ ρ VS ² where:

ξ - współczynnik strat, zależny od stosunku przekrojów i kąta rozwarcia złącza Im większa zmiana przekroju rurki i im bardziej strome złącze, tym większy spadek ciśnienia i opór miejscowy, a wię c i sumaryczny opór rurki. Efektywne zmniejszenie sumarycznego oporu rurki poprzez zmianę przekroju na jej długości ma sens tylko przy odpowiednim kształcie złącza, który wpłynie na zminimalizowanie strat ciśnienia, związanych ze zmianą przekroju.ξ - loss factor, depending on the ratio of cross-sections and the opening angle of the joint The greater the change in the cross-section of the pipe and the steeper the joint, the greater the pressure drop and local resistance, and thus the total pipe resistance. Effective reduction of the total resistance of the tube by changing the cross-section along its length makes sense only with the appropriate shape of the joint, which will minimize the pressure losses associated with the change in cross-section.

Zgodnie z wynalazkiem rurka dotchawicza o zmiennym przekroju charakteryzuje się tym, że połączenie części dalszej (tchawiczo-krtaniowej) i części bliższej (ustnej) stanowi powierzchnia boczna stożka ściętego, o kącie rozwarcia w granicach 4-12°.According to the invention, an endotracheal tube with a variable cross-section is characterized in that the connection of the distal (tracheo-laryngeal) part and the proximal (oral) part is formed by the lateral surface of a truncated cone with an opening angle of 4-12 °.

Korzystnie pole przekroju wewnętrznego części bliższej (ustnej) jest 2-4-krotnie większe od pola przekroju wewnętrznego części dalszej (tchawiczo-krtaniowej).Preferably, the internal cross-sectional area of the proximal (oral) part is 2-4 times larger than the internal cross-sectional area of the distal (tracheo-laryngeal) part.

W korzystnym wykonaniu wysokość stożka ścię tego jest od 4 do 10 razy większa od średnicy wewnętrznej części tchawiczo-krtaniowej.In a preferred embodiment, the height of the truncation cone is 4 to 10 times the inner diameter of the tracheo-laryngeal portion.

Ścięta powierzchnia stożkowa rozpoczyna się w odległości od 6 do 17 razy większej niż średnica wewnętrzna części dalszej licząc od dalszego końca rurki.The truncated conical surface starts 6 to 17 times the inside diameter of the distal portion from the distal end of the tube.

Korzyścią, płynącą z zastosowania rurki dotchawiczej o zmiennym przekroju według wynalazku jest to, że wykazuje ona do 60% mniejszy opór dla przepływu gazu, niż cylindryczna dotchawicza rurka intubacyjna, o tym samym rozmiarze, a do 40% mniejszy opór dla przepływu gazu, w stosunku do oporu, jaki wykazuje rurka Cole'a, o tym samym rozmiarze. Ponadto korzystną cechą rurki dotchawiczej według wynalazku jest to, iż jej użycie wiąże się ze zmniejszeniem do 40% rezystywnej części pracy oddechowej, w odniesieniu do sytuacji, kiedy użyto by rurki cylindrycznej o tym samym rozmiarze, a w odniesieniu do sytuacji, gdy użyto by rurki Cole'a o tym samym rozmiarze, zmniejszenie to sięga 30%.The advantage of using a variable section endotracheal tube according to the invention is that it has up to 60% less gas flow resistance than a cylindrical, same-sized Tracheal Tracheal Tube and up to 40% less gas flow resistance compared to to the resistance of a Cole tube of the same size. Furthermore, an advantage of the tracheal tube according to the invention is that its use results in a reduction of up to 40% of the resistive part of the respiratory work, with respect to the situation where a cylindrical tube of the same size would be used and the situation where a Cole tube would be used. of the same size, the reduction is 30%.

Sporym atutem dotchawiczej rurki o zmiennym przekroju jest, niewielkie, ze względu na jej geometrię, ryzyko powstania urazów w rejonie krtani, w stosunku do tego jakie stwarza intubacja przy użyciu rurki Cole'a. Ryzyko użycia rurki dotchawiczej według wynalazku wydaje się podobne do tego, jakie istnieje podczas stosowania cylindrycznej rurki dotchawiczej.A considerable advantage of the variable cross-section endotracheal tube is the low risk of trauma in the laryngeal region due to its geometry, compared to intubation with the use of a Cole tube. The risk of using an endotracheal tube according to the invention appears to be similar to that of using a cylindrical endotracheal tube.

Wymienione korzyści są niezwykle istotne z klinicznego punktu widzenia, w przypadku pacjentów z niewydolnością oddechową, z zachowanym, lecz niewystarczającym oddechem samoistnym oraz pacjentów w okresie odłączania od respiratora, do ekstubacji. W procesie odzwyczajania pacjenta od respiratora stopniowo jest redukowany udział wspomagania, na rzecz własnej aktywności oddechowej pacjenta; pod koniec terapii całą pracę oddechową wykonuje pacjent. Część pracy zużywana jest na pokonanie oporów stawianych przez aparaturę i jej połączenia, a spośród nich najistotniejszym elementem jest rurka intubacyjna; jest to szczególnie istotne, gdy pacjentem jest niemowlę lub małe dziecko i kiedy istnieje konieczność stosowania rurek intubacyjnych o małych rozmiarach (1,5-5,5 mm ID), a więc o dużych oporach. Praca potrzebna na pokonanie oporu rurki może stanowić wtedy nawet więcej niż 50% całkowitej pracy oddechowej.These benefits are extremely important from a clinical point of view in patients with respiratory failure, with preserved but insufficient spontaneous breathing, and in patients disconnected from the ventilator until extubation. In the process of weaning the patient from the ventilator, the amount of support is gradually reduced in favor of the patient's own respiratory activity; at the end of therapy, all respiratory work is performed by the patient. Part of the work is spent on overcoming the resistance of the apparatus and its connections, and among them the most important element is the endotracheal tube; this is particularly important when the patient is an infant or small child and when there is a need to use small-sized (1.5-5.5 mm ID) endotracheal tubes, and therefore with high resistance. The work required to overcome the resistance of the tube can then account for more than 50% of the total breathing work.

Przedmiot wynalazku zostanie bliżej objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym przedstawiona jest schematycznie dotchawicza rurka o zmiennym przekroju z przekrojem osiowym przez jej część stożkową.The subject of the invention will be explained in more detail in the drawing, which schematically shows an endotracheal tube of variable cross-section with an axial cross-section through its conical part.

Rurka dotchawicza o zmiennym przekroju 1 ma koniec dalszy 2 i koniec bliższy 3 oraz połączenie części dalszej 4 i części bliższej 6 o polu przekroju wewnętrznego 4-krotnie większym od pola przekroju części dalszej, w postaci ściętej powierzchni stożkowej 5, o wysokości 9 razy większej od średnicy wewnętrznej części dalszej. Połączenie to rozpoczyna się w odległości na przykład 10 razy większej od średnicy wewnętrznej części dalszej, licząc od dalszego końca rurki.The endotracheal tube with a variable cross-section 1 has a distal end 2 and a proximal end 3 and a connection of the distal part 4 and the proximal part 6 with an internal cross-sectional area 4 times the cross-sectional area of the distal part, in the form of a truncated conical surface 5, with a height of 9 times greater than the inner diameter of the distal part. The connection starts at a distance of for example 10 times the inside diameter of the distal portion from the distal end of the tube.

PL 211 234 B1PL 211 234 B1

W najprostszym wariancie rurki dotchawiczej, część bliższa i dalsza mają postać cylindryczną, a ich pola przekrojów wewnętrznych - postać kół (odpowiednio 7 i 8). Kąt rozwarcia α powierzchni stożkowej wynosi w niniejszym przykładzie 6°.In the simplest version of the endotracheal tube, the proximal and distal parts are cylindrical, and their internal cross-sectional areas are in the form of circles (7 and 8, respectively). The opening angle α of the conical surface is 6 ° in this example.

W innym wykonaniu rurki według wynalazku, przekrój górnej podstawy ściętej powierzchni stożkowej (od strony części dalszej) ma postać koła 8, a dolnej (od strony części bliższej) - elipsy 7a lub owalu. Kąt rozwarcia α powierzchni stożkowej, biorąc pod uwagę przekrój osiowy w płaszczyźnie osi mniejszej, wynosi 4°. W obydwu wariantach rurka według wynalazku może być fabrycznie zakrzywiona 9 w sposób ułatwiający intubację.In another embodiment of the tube according to the invention, the cross section of the upper base of the truncated conical surface (from the distal side) is in the form of a circle 8, and the lower (from the proximal side) - an ellipse 7a or an oval. The opening angle α of the conical surface, taking into account the axial section in the plane of the minor axis, is 4 °. In both variants, the tube according to the invention may be curved at the factory 9 to facilitate intubation.

Rurka dotchawicza według wynalazku zaopatrzona jest w pasek widoczny dla promieni X oraz skalę ze znacznikami w odstępach co najmniej 1 cm. Dalszy koniec rurki zakończony jest ukośnie.The tracheal tube according to the invention is provided with an X-ray visible strip and a scale with markers at least 1 cm apart. The distal end of the tube ends at a slant.

Część dalsza rurki dotchawiczej jest kolorystyczne wyróżniona pozostałej części rurki.The distal part of the endotracheal tube is colored highlighted by the rest of the tube.

Claims

Patent claims

1. An endotracheal tube with a variable cross-section (1) having a distal end (2) and a proximal end (3), characterized in that the connection of the distal part (4) and the proximal part (6) is the lateral surface (5) of a truncated cone with an opening angle (α within 4 -12 °

2. Tube according to claim 1, characterized in that the internal cross-sectional area of the proximal part is 2-4 times greater than the internal cross-sectional area of the distal part.

Tube according to claim 1, characterized in that the height of the truncated cone (5) is 4 to 10 times the inner diameter of the distal part.

4. Tube according to claim 1, characterized in that the lateral surface of the truncated cone (5) starts at a distance of 6 to 17 times the inner diameter of the distal part (4), counting from the distal end of the tube (2).