AT396423B - Vorrichtung für die diagnose von atmungserkrankungen und allergien - Google Patents

Description

AT 396 423 B

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für die Diagnose von Atmungserkrankungen und Allergien, durch Erzeugen eines Nebels, der von einem Patienten eingeatmet werden soll und gasförmige Eigenschaften hat, um das Durchdringen der gesamten Lunge mit im wesentlichen gleichmäßiger Ablagerung über sämtliche Luftwege darin hinweg zu erleichtern.

Bisher erfolgte die Diagnose von Atmungserkrankungen hauptsächlich durch Durchtränkungs-Lungenab-tastungen und Ventilation unter Verwendung radioaktiv»: Gase.

Die Verwendung radioaktiver Aerosole wurde ebenfalls in Betracht gezogen, beispielsweise gemäß der US-PS 4 116 387, aus der ein Generator zum Erzeugen von radioaktivem Nebel bekannt ist. Bei diesem und anderen bekannten Systemen solcher Art findet jedoch eine übermäßige Ablagerung oder ein übermäßig»: Rainout nicht nur im oberen Atmungstrakt, der Mund-/Rachenhöhle oder der Luftröhre, sondern auch an Schnittpunkten der Luftwege statt Außerdem wurde eine ungleichmäßige Ablagerung des Nebels zwischen den mittleren und peripheren Bereichen der Lunge beobachtet Dementsprechend stützt man sich, wenn Ventilationsabtastungen für wünschenswert erachtet werden, im allgemeinen auf radioaktive Gase wie Xenon und Krypton, ungeachtet der verhältnismäßig hohen Kosten, die die Erzeugung des Gases mit sich bringt der Unannehmlichkeiten für den Patienten, der äußerst begrenzten Zeit in der gerade ein Bild der Lunge erhalten werden muß, und des Erfordernisses der Eindämmung und Beseitigung des ausgeatmeten Gases.

Aus der US-PS 4 094 317 ist ein Verteilungssystem für Aerosole bekannt bei dem bestimmte kleine Volumina an Aerosol dem Patienten diskontinuterlich, d. h. schubweise, zugefühlt werden. Eine kontinuierliche und gleichmäßige Verteilung des radioaktiven Aerosols durch den gesamten Zielbereich hinweg ist mit einem solchen System nicht gewährleistet

Druckbegrenzungsmittel für eine ein Aerosol erzeugende Vorrichtung sind aus der US-PS 4177 945 bekannt während bei einer solchen Einrichtung einsetzbare Filter zur Entfernung radioaktiven Nebels in der US-PS 3 976 050 beschrieben sind.

Die Erfindung überwindet die bisher mit der Diagnose von Lungenkrankheiten verbundenen Probleme und schafft eine Vorrichtung, die gekennzeichnet ist durch eine mit einem Auslaß versehene Einrichtung zum Ansaugen einer Flüssigkeit unter Verwendung von Gasdruck, um einen Nebel zu erzeugen, der Partikel innerhalb des Bereiches von 0,056 pm bis 1,2 pm hat, wobei der größte Teil der Partikel unter 1 pm liegt durch eine Leitung mit einer Druckbegrenzungseinrichtung, die an einem Ende mit dem Auslaß verbunden ist durch ein einseitig gerichtetes Durchflußventil, das mit der Leitung zum Einlassen von Umgebungsluft in Verbindung steht durch ein zweites einseitig gerichtetes Durchflußventil, das mit dem anderen Ende der Leitung verbunden ist durch eine zweite Leitung, die mit dem zweiten Durchflußventil verbunden ist und in einem Auslaß endet um das Einatmen des Nebels dürr'-': den Patienten zu erleichtern, und durch ein drittes einseitig gerichtetes Durchflußventil, das mit der zweit: - ^eitung verbunden und derart eingerichtet ist um einen Durchfluß in einer Richtung zu ermöglichen, die dem ersten und dem zweiten Ventil entgeg»igesetzt ist wodurch der Patient beim Einatmen Nebel aus der Ansaugeinrichtung ziehen wird und beim Ausatmen der ausgeatmete Nebel und Gas durch das dritte Durchflußventil entfernt werden wird.

Der Nebel verhält sich hiebei fast genauso wie ein Gas und erzeugt kein Materialrainout oder eine Überlagerung im oberen Atmungstrakt, der Mund/Rachenhöhle oder der Luftröhre. Außerdem findet eine im wesentlichen gleichmäßige Ablagerung über die gesamte Lunge hinweg ohne eine Ansammlung an Luftwegverzweigungspunkten statt, und der Patient kann sich in jeder Stellung befinden und muß nicht während des Abtastvorgangs den Atem anhalten, und es steht genügend Zeit für Mehrfachabtastungen zur Verfügung. Weiterhin kann das Isotop, da es sich in Aerosolform befindet, im Moment des Ausatmens ausgefiltert und sicher aufbewahrt werden, bis die Radioaktivität einen Sicherheitspegel zur zweckdienlichen Beseitigung erreicht. Radioaktive Gase können jedoch nicht gefiltert werden, und es ist große Sorgfalt für Eindämmung und Aufbewahrung erforderlich, wobei letztere, verglichen mit Aerosolen, ausgedehnte Zeitperioden notwendig macht.

Ein anderer Zweck der Erfindung liegt in der Schaffung einer Vorrichtung für die Diagnose von Lungenkrankheiten, die durch ihre Einfachheit, Zuverlässigkeit, leichte Handhabung und verhältnismäßig niedrige Kosten gekennzeichnet ist

Noch ein anderer Zweck der Erfindung liegt in der Schaffung einer neuartigen und verbesserten Diagnose-Vorrichtung, die ein Aufzeichnen photographischer Mehrfachansichten der Lunge mit, wenn überhaupt, wenig Unannehmlichkeit für den Patienten ermöglicht.

Noch ein weiterer Zweck der Erfindung liegt in der Schaffung einer neuartigen Vorrichtung zur Herstellung von Ventilations-Bildstudien der Lunge, die eine in hohem Maße verbesserte Auflösung und einen in hohem Maße verstärkten Kontrast erlaubt.

Die Erfindung macht von einem Zerstäuber Gebrauch, bei dem die maximale Partikelgröße im wesentlichen auf 1,2 pm begrenzt ist mit einer vernachlässigbaren Menge von Partikeln, die größer als 1,2 pm sind. Ein einseitig gerichteter Lufteinlaß ist mit dem Ausgang des Zerstäubers gekoppelt, und der Ausgang ist überdies über ein einseitig gerichtetes Durchflußventil und ein T- oder Y-Verbindungsstück mit einem Mundstück oder einer Gesichtsmaske gekoppelt, durch das bzw. durch die hindurch der Patient den vom Zerstäuber erzeugten Nebel einatmet. Die dritte oder Ausströmöffnung am Verbindungsstück enthält ein einseitig gerichtetes Durchflußventil zum Entfernen von Nebel und Luft, die vom Patienten ausgeatmet werden, und einen Filter zur Entfernung des radioaktiven Nebels. Die Ausgabe aus dem Filter wird vorzugsweise einem geeigneten Behälter -2-

AT 396 423 B zur Aufbewahrung zugeführt, bis die Radioaktivität auf einen Sicherheitspegel zur Beseitigung abfällt Da der Zerstäuber üblicherweise von einem Druckluftvorrat fortlaufend betrieben wird, sind auch Einrichtungen am Ausgang des Zerstäubers vorgesehen, um die Entwicklung eines Überdrucks während da* Ausätmungsperioden zu verhindern.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind der folgenden Beschreibung und den beigefiigten Zeichnungen zu entnehmen.

Fig. 1 ist eine Seitenaufrißansicht in teilweise schematischer Form einer Anwendungsform der Vorrichtung in Übereinstimmung mit der Erfindung; und

Fig. 2 ist eine Seitenaufrißansicht in teilweise schematischer Form einer Abwandlung der in Fig. 1 gezeigten Erfindung. Während das Erwünschtsein der Verwendung von radioaktiven Aerosolen oder Nebeln für die Diagnose von Lungenkrankheiten wegen der Zweckmäßigkeit und der verhältnismäßig niedrigen Kosten vorgeschlagen worden war, ist dieses Verfahren bisher wegen übermäßiger Ablagerung der Aerosole in großen Luftwegen, im hinteren Teil der Mund/Rachenhöhle, in der Luftröhre, im Magen u. dgl. nicht verwendet worden. Es ist auch allgemein in Rechnung gestellt worden, daß ein zufriedenstellender radioaktiver Nebel nur Partikel enthalten darf, deren aerodynamischer mittlerer Massendurchmesser nicht größer als 2 pm ist. Bei der nunmehr zu beschreibenden Erfindung wurde gefunden, daß Partikelgrößen 1,2 pm nicht nur nicht übersteigen sollten, sondern daß die Partikel des Aerosols im Bereich von ungefähr 0,056 pm bis ungefähr 1,2 pm liegen sollten, wobei etwa 90 % der Partikel unter 1 pm liegen. Unter diesen Bedingungen verhält sich das Aerosol wie ein Gas, und die gewünschten Ziele können erreicht werden.

Bei der Zubereitung des Aerosols zur Herstellung radioaktiver Abtastungen wirkten entweder 99mTechnetium-Schwefel-Kolloid oder ^mTechnetium-Diäthylen-Triamin-Pentaazetat zufriedenstellend und haben Halbwertszeiten von ungefähr 6 Stunden, was ausreichend Zeit für Mehrfach-Bildabtastungen schafft und dennoch eine Halbwertszeit, die kurz genug ist, um für eine zweckmäßige Beseitigung zu sorgen. Bei Gasen muß der Patient nicht nur den Atem während einer Büdabtastung anhalten, wodurch die Zeit nur für eine einzige Abtastung reicht, sondern bekannte zufriedenstellende Gase wie Krypton haben eine Halbwertszeit von weniger als 30 Sekunden, weshalb es schwierig ist, selbst für die einzige Abtastung Zeit zu schaffen, und Formen markierten Xenons haben Halbwertszeiten von 4 bis 30 Tagen, weshalb die Beseitigung schwierig ist Die oben erwähnten radioaktiven Technetium-Verbindungen sind in Kernmedizin-Abteilungen für klinische Routine-Diagnose-verfahren allgemein erhältlich und bilden dementsprechend ein verhältnismäßig billiges und verfügbares Aerosol zur Durchführung von Ventilationsabtastungen.

In Fig. 1, die eine teilweise schematische Aufrißansicht einer Form der Vorrichtung in Übereinstimmung mit der Erfindung zeigt, ist der Zerstäuber allgemein mit dem Bezugszeichen (10) bezeichnet und schließt einen Druckgaseinlaß (11) und einen Auslaß (12) ein. Da Zerstäuber kann jede gewünschte Form annehmen, obwohl bei da dargestellten Ausfuhrungsform das Gehäuse einen geeigneten Sammelbehälter und eine Ansaugeinrichtung zum Erzeugen des Hebels einschließen würde und das Gas wie Sauerstoff oder Luft mit einer Rate in der Größenordnung von 6 bis 10 Litern pro Minute zugeführt werden sollte. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein allgemein mit dem Bezugszeichen (13) bezeichnetes Vierweg-Vabindungsstück mit dem Auslaß (12) des Zerstäubers (10) durch den rohrförmigen Schenkel (14) gekoppelt. Ein einseitig gerichtetes Lufteinlaßventil (15) ist mit einem zweiten rohrförmigen Schenkel (16) des Vierweg-Va-bindungsstücks (13) verbunden, ein zweites einseitig gerichtetes Auslaßventil (17) und ein Partikelfilta (18) sind mit einem dritten Schenkel (19) des Vierweg-Verbindungsstücks (13) vabunden, und ein viater Schenkel (20) des Verbindungsstücks (13) ist mit einem flexiblen Rohrstrang (21) mit einer Balgkonfiguration zur Abgabe des Aerosols an den Patienten verbunden. Vorzugsweise ist der Zerstäuber (10) zusammen mit dem Vierweg-Verbindungsstück (13) in einen Behälter (22) eingeschlossen, der aus Blei oder anderem strahlungs-abschirmenden Material besteht, da der Zerstäuber eine radioaktive Flüssigkeit enthalten wird.

Das Auslaßende des Rohrstrangs (21) ist mit einem dritten einseitig gerichteten Ventil (23) verbunden, das in einem zweiten Behälter (24) enthalten sein kann, da ebenfalls aus Blei oder anderem strahlungsabschirmenden Material besteht. Der Auslaß des Einwegventils (23) ist mit einem Schenkel (25) eines Y-Vabindungsstiicks (26) gekoppelt, das im Inneren des Behälters (24) angeordnet ist, und der zweite Schenkel (27) des Y-Verbindungsstücks ist mit einem flexiblen Rohr (28) gekoppelt, das dem des Rohrs (21) ähnlich ist. Am Ende des Rohrs (28) ist ein Mundstück (29) für den Patienten befestigt, so daß der Patient den vom Zeistäuba (10) erzeugten Nebel zusammen mit in das Einwegventil (15) eintretender Luft bequem einatmen kann. Während ein einfaches Mundstück (29) dargestellt worden ist, kann, wenn dies gewünscht wird, eine geeignete Gesichtsmaske das Mundstück ersetzen. Das einseitig gerichtete Durchflußventil (23) kann jede gewünschte Form annehmen und kann vorzugsweise derart eingestellt werden, um Strömoi während des Vorhandenseins von atmosphärischem Druck auf der stromabwärts liegenden Seite des Ventils zu verhindern und um für ein freies Strömen zu sorgen, wenn da stromabwärts gerichtete Druck während der Zeit, in der der Patient gerade die Tätigkeit des Einatmens ausführt, vermindert ist.

Bei Vowendung von Aerosolen für Ventilationsabtastungen kann der Patient mehrere Male einatmen und ausatmen, um sicher zu sein, daß der radioaktive Nebel üba die gesamte Lunge hinweg gleichmäßig abgelagert -3-

Claims (6)

1. AT 396 423 B worden ist. Während der Ausatmungsperioden wird der Patient, je nachdem, durch das Mundstück oder die Gesichtsmaske und durch das Rohr (28) hindurch ausatmen. Da das Einwegventil (23) einen umgekehrten Nebelstrom verhindern wird, wird sich das ausgeatmete Aerosol durch den Schenkel' (30) des Y-Ver· bindungsstiicks (26), ein Einwegventil (31) und einen Filter (32) hindurch nach außen bewegen, und die ausgeatmete Luft und/oder Gas wird über das Rohr (33) herausgelassen. Der Filter (32) hält das vom Patienten ausgeatmete Aerosol zurück und bindet das gefilterte Aerosol, bis der Radioaktivitätspegel auf einen Sicherheitspegel zur zweckmäßigen Beseitigung abgenommen hat. Während der Ausatmungsperiode wird das Ventil (23) geschlossen bleiben, und es ist daher wünschenswert, die Entwicklung eines übermäßigen Drucks im Inneren des Rohrs (21), der durch in den Einlaß (11) des Zerstäubers (10) eintretende Druckluft verursacht wird, zu verhindern. Zu diesem Zweck wird der Rohrstrang (21), da dieser die Form eines Balges hat, dazu neigen, sich auszudehnen, und auf diese Weise den Druck begrenzen. Falls erwünscht, kann das Einwegventil (17) derart verwendet und eingestellt werden, daß es als Sicherheitsventil wirkt, um den maximalen Druck im Rohr (21) zu begrenzen. Wenn das Sicherheitsventil (17) verwendet wird, ist ein Aerosolfilter (18) vorgesehen, um das Aerosol auszufiltem und zu binden, und das übrige Gas wird über das Rohr (34) herausgelassen. Falls erwünscht, können die Rohre (33) und (34) miteinander gekoppelt und einem Haltebehälter zugeführt werden, der das gasförmige Material zurückhalten wird, bis die Radioaktivität auf einen Pegel abgenommen hat, der eine normale Beseitigung gestattet. Der Zerstäuber (10) kann jede gewünschte Form annehmen, vorausgesetzt jedoch, daß die dadurch erzeugten Aerosolpartikel innerhalb der vorstehend aufgeführten Bereiche liegen. Ein» dies» Zerstäub», die einen den oben umrissenen Erfordernissen Rechnung tragenden Nebel erzeugen werden, ist im USA-Patent Nr. 4116 387 dargestellt und beschrieben. Fig. 2 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung, in der eine große Partikelfalle »ithalten ist für den Fall, daß d» spezifische verwendete Zerstäuber (10) eine Überzahl an großen Partikeln haben könnte. In den Figuren sind gleiche Bezugszeichen zum Bezeichnen entsprechender Elemente in jeder Figur verwendet worden. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß der sich vom Vierweg-Verbindungsstück (13) erstreckende Schenkel (20) nach oben gekrümmt ist und den senkrechten Schenkel eines Knies (35) aufnimmt, das eine Vielzahl von geneigten Leitblechen (36) hat. Der waagerechte Ausgangsschenkel des Knies (35) wird dann mit dem balgförmigen Rohrstrang (21) zur Abgabe des Nebels an einen Patienten gekoppelt Die im Inneren des Knies (35) enthaltene Leitblechanordnung schafft eine weitschweifige Bahn für den Nebel mit dem Ergebnis, daß die größeren Partikel wegen ihrer größeren Masse dazu neigen mit einem d» Leitbleche zu kollidieren, und vom Rest des Aerosols entfernt werden. Diese größeren Partikel w»den bei Rückverwandlung in eine Flüssigkeit automatisch in den Zerstäuber zurück ablaufen und in den Flüssigkeits-Sammelbehälter in demselben eintreten. Falls erwünscht, kann ein separater Abfluß zum direkt»! Rückführen dies» Flüssigkeit zu dem Sammelbehälter od» zu einem einzelnen Sammelgefäß verwendet werden. Es wurde gefunden, daß das Verfahren und die Vorrichtung zur Herstellung von Lungenabtastungen unter Verwendung eines Aerosols überaus wirkungsvoll ist, und zwar nicht nur vom Standpunkt verminderter Kosten und Bequemlichkeit für den Patienten aus gesehen, sondern es ließen sich auch weit verbesserte Bildabtastungen erhalten, die die Diagnose bestimmter Störungen unter Einbeziehung der gesamten Lunge in hohem Maße »leichtem. Während die Erfindung insbesondere für die Herstellung von Bildabtastungen d» Lunge von Nutzen ist, ist sie natürlich auch zur medizinischen Behandlung der Lunge bei der Krankheitsbehandlung nützlich. So würden beispielsweise das Verfahren und die Vorrichtung zur Behandlung d» Lunge mit Antimikrobenmitteln, pilzbefallverhütenden Mitteln, markierten Antikrebsmedikamenten u. dgl. nützlich sein. Das Verfahren und die Vorrichtung sind auch für Reizalleigieuntersuchungen zum Bestimm») d» Körperreaktion, beispielsweise gegenüb» Histaminen und Antigenen wie Jakobskraut u. dgl., von Nutzen. Während lediglich bestimmte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt und beschrieb»! worden sind, ist Idar, daß Abänderungen, Auswechselungen und Abwandlungen vorgenommen w»den können, ohne daß vom wahren Umfang und Gedanken derselben abgewichen wird. PATENTANSPRÜCHE 1. Vorrichtung für die Diagnose von Atmungserkrankungen und Allergien, durch Erzeugen eines Nebels, d» von einem Patienten eingeatmet werden soll und gasförmige Eigenschaften hat, um das Durchdringen der gesamten Lunge mit im wesentlichen gleichmäßiger Ablagerung über sämtliche Luftwege darin hinweg zu erleichtern, gekennzeichnet durch eine mit einem Auslaß versehene Einrichtung zum Ansaugen einer Flüssigkeit unter -4- AT 396 423 B Verwendung von Gasdruck, um einen Nebel zu erzeugen, der Partikel innerhalb des Bereichs von 0,056 μπι bis 1,2 μπι hat, wobei der größte Teil der Partikel unter 1 μπι liegt; durch eine Leitung mit ein«: Druckbegrenzungseinrichtung, die an einem Ende mit dem Auslaß verbunden ist; durch ein einseitig gerichtetes Durchflußventil, das mit der Leitung zum Einlassen von Umgebungsluft in Verbindung steht; durch ein zweites einseitig gerichtetes Durchflußventil, das mit dem anderen Ende der Leitung verbunden ist; durch eine zweite Leitung, die mit dem zweiten Durchflußventil verbunden ist und in einem Auslaß endet, um das Einatmen des Nebels durch den Patienten zu erleichtern, und durch ein drittes einseitig gerichtetes Durchflußventil, das mit der zweiten Leitung verbunden und derart eingerichtet ist, um einen Durchfluß in einer Richtung zu ermöglichen, die dem ersten und dem zweiten Ventil entgegengesetzt ist, wodurch der Patient beim Einatmen Nebel aus der Ansaugeinrichtung ziehen wird und beim Ausatmen der ausgeatmete Nebel und Gas durch das dritte Durchflußventil entfernt werden wird.
2. 2. Vorrichtung nach Anbruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Abfangen großer Partikel, die zwischen den Ausgang der Ansaugeinrichtung und der ersten Leitung angeordnet ist
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasdruck im Bereich von 6 bis 10 Litern pro Minute liegt und die Druckbegrenzungseinrichtung eine wellenförmige balgartige Wand auf der ersten Leitung aufweist
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbegrenzungseinrichtung ein Sicherheitsventil aufweist das mit dem Auslaß der Ansaugeinrichtung in Verbindung steht
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebel radioaktiv ist und daß das dritte Durchflußventil einen Filter zum Entfernen des radioaktiven Nebels einschließt, während ein Ausströmen des mit dem Nebel kombinierten Gases wie Luft oder Sauerstoff ermöglicht wird.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbegrenzungseinrichtung ein Sicherheitsventil und einen Filter zum Entfernen des radioaktiven Nebels aufweist während ein Ausströmen des mit Nebel kombinierten Gases, wie Luft oder Sauerstoff, ermöglicht. Hiezu 1 Blatt Zeichnung -5-