WO2001049175A1 - Test- und analysegerät für die lungenfunktion - Google Patents

Abstract

System oder Verfahren zum Test und zur Analyse von Lungen- oder sonstigen Atemfunktionen von Personen oder Tieren, deren die Atmung erfassenden Messmittel mit einer Pumpe oder entsprechender Einrichtung sowie einem Widerstand zur Atemströmungsbegrenzung (Stenose) verbunden ist, wobei definierte Volumina dem System zugeführt oder entnommen werden können.

Description

Test- und Analysegerät für die LungenfuπKtion

System zum Test und zur Analyse der Lungen- oder Atemfunktion von Personen oder Tieren, mit einem oder mehreren deren Atmung erfassenden Meßmittel und mit einer im Meßsystem integrierten Pumpe zur Einspeisung eines definierten Volumens und einem Stromungswiderstand (Stenose) zur Atemflußbegrenzung.

Für eine Vielzahl von Lungenerkrankungen liefert die Messung des nicht ausatembaren Volumens, des sogenannten Reservevolumens (RV) und des Volumens, das bei Normalatmung sich in der Lunge befindet und belüftet werden muß, Funktionelles Reservevolumen (FRC) genannt, wichtige Informationen für die Diagnostik.

Es existieren bereits Messgerate, die diese Großen erfassen Alle derzeit bekannten Methoden benotigen jedoch einen sehr großen apparativen Aufwand Unter anderem sollten an dieser Stelle die Ganzkorperplethysmographie sowie die Em- und Auswaschmethoden mittels Inertgasen genannt werden. Beide Methoden können jedoch nicht oder nur unzureichend bei Patienten eingesetzt werden, die das Bett nicht verlassen können. Diese Art von Meßgeraten ist außerdem zu voluminös, um mobil eingesetzt zu werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerat zu entwickeln, das einfach zu bedienen, mobil ist und keinen zu hohen technischen Aufwand erfordert, um es für Routineuntersuchungen einsetzen zu können.

Zur Losung wird ein System vorgeschlagen, bei dem dem unbekannten Volumen, ein bekanntes Volumen entnommen oder zugeführt wird, und durch die Druckanderung das unbekannte Volumen berechnet wird. Dabei findet die allgemeine Gasgleichung V1 ^*p1=V2^*p2 Verwendung.

In der vorgeschlagenen Losung entspricht das Volumen V 1 dem zu messenden FRC, das definierte Volumen V2 ist eine kleine Pumpe die mit der Lungen-Meßanordnung verbunden ist

Die Drücke p 1 und p2 können direkt in der Nahe des Mundes abgegriffen werden. p1 entspricht dem Druck zum Zeitpunkt t1 vor der Volumenanderung dV, p2 zum Zeitpunkt t2 danach. Um dieses System zur Messung von Lungenvolumina einsetzen zu können muß allerdings noch eine dominierende Fehlerquelle ausgeschaltet werden. Die Lunge ist kein starres Gefäß, sondern ein elastischer Ballon, deshalb wird sich das unbekannte FRC Volumen bei spontaner Volumenentnahme oder Volumenzugabe ändern.

Ausgeschaltet wird diese Fehlerquelle durch die Anordnung der einzelnen Meßkomponenten, in Verbindung mit einer definierten Atemtechnik. Die hauptsächliche Aufgabe besteht darin, die ungewollte Volumenänderung zu minimieren. Der Proband atmet durch die Meßanordnung. Die Meßanordnung besteht aus einem Mundstück, durch das der Proband durch die Meßanordnung atmet und das mit einem Volumensensor verbunden ist. Zwischen Mundstück und Volumensensor ist die Pumpe für die Entnahme bzw. Gabe des definierten Volumens angeordnet. Hinter dem Volumensensor ist ein Strömungswiderstand angebracht, der die Atmung des Probanden stark erschwert.

Vorgeschlagen wird, daß die Einatmung des Probanden limitiert wird. Das System könnte aber auch bei der Ausatmung funktionieren. Bei der Einatmung wird der Brustkorb durch die Muskulatur vergrößert. Die Lunge ist wie ein Ballon im Brustkorb aufgehängt und wird durch den Unterdruck, der bei der Vergrößerung des Brustkorbs entsteht über die Atemwege und den Mund mit Luft gefüllt. Die Lunge ist über die Atemwege und dem Mundstück mit der Meßanordnung verbunden. Die Pumpe V2 ist so eingestellt, daß diese entleert ist. Der Volumensensor registriert die Atmung des Probanden und somit die Luft, die mit dem Meßsystem ausgetauscht wird. Die Stenose verursacht einen hohen Strömungswiderstand und schließt das Meßsystem gegen die Umgebung ab.

Dadurch, dass der Proband gegen einen hohen Strömungswiderstand atmen muss, entsteht ein hoher Druck zwischen Brustkorb und Lunge, das Volumen ändert sich dabei jedoch nur gering. Durch diese Maßnahme wird das System starr gemacht, um temporär ein nahezu konstantes unbekanntes Volumen V1 zu verursachen.

Während dieser Einatmung wird nun über die Pumpe V2 eine spontane Volumenvergrößerung erzwungen. Der negative Druck in dem Meßsystem steigt entsprechend an. Das unbekannte Volumen V1 (FRC) errechnet sich aus der Gleichung Die Gleichung wird folgendermaßen hergeleitet.

V1 ^*p1 =V2^*p2 (allgemeine Gasgleichung);

V1 ^*p1 =(V1 +dV)^*p2, wobei V2 die Summe von V1 und einer „definierten

Volumenänderung" dV ist, was durch die Pumpe herbeigeführt wird.

p1/p2=(V1 +dV)/V1 ; p1/p2= 1 +dV/V1 ; dWV1=p1/p2-1 ; V1 =dV/(p1/p2-1 );

V1 =FRC= definierte Volumenänderung/((p1/p2)-1)

Fehler, die durch Volumenaustausch mit der Umgebungsluft während der Messung entstehen, werden vom Volumensensor erfaßt und können korrigiert werden. Um das Meßmanöver dem Probanden erträglich zu gestalten, sollte der Widerstand nur für die Dauer des Meßvorgangs zugeschaltet werden. Je nach Alter und Typ der Probanden muß der Strömungswiderstand variiert werden.

Wegen weiterer Einzelheiten wird auf die beigefügte Zeichnung verwiesen.

Claims

Patentansprüche

1. System oder Verfahren zum Test und zur Analyse von Lungen- oder sonstigen Atemfunktionen von Personen oder Tieren, deren die Atmung erfassenden Meßmittel mit einer Pumpe oder entsprechender Einrichtung sowie einem

Widerstand zur Atemströmungsbegrenzung (Stenose) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass definierte Volumina dem System zugeführt oder entnommen werden können.

2. System oder Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungswiderstand variierbar ist.

3. System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungswiderstand variabel zugeschaltet werden kann.