DE3612541A1

DE3612541A1 - Verfahren und vorrichtung zur durchfuehrung von xenon-inhalationsuntersuchungen

Info

Publication number: DE3612541A1
Application number: DE19863612541
Authority: DE
Inventors: Terry W. Houston Tex. Deville; Gerald M. Timpe
Original assignee: DIVERSIFIED DIAGNOSTIC PRODUCT
Current assignee: DIVERSIFIED DIAGNOSTIC PRODUCT
Priority date: 1985-04-15
Filing date: 1986-04-14
Publication date: 1986-12-04
Also published as: DE3612541C2; US4622976A; JPS6249858A; DE8610147U1; JPH0554783B2

Description

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf Methoden zum Verabreichen von Inhalationsgasen an Patienten im Zuge experimenteller klinischer und analytischer Untersuchungen oder Studien und betrifft insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Durchführen von Untersuchungen mit Wirkgas (enhanced gas) in vergleichsweise hoher Konzentration unter Verwendung eines Systems in Form eines geschlossenen Kreislaufs.

Zumindest seit den fünfziger Jahren haben Neurologen die Bedeutung des zerebralen Blutstroms für die Auswertung der Hirnfunktionen, z.B. Hirn-Stoffwechselgrößen, erkannt. Seit langem werden Inhalationsuntersuchungen untpr Verwendung von radioaktivem Xenon in geringer Konzentration für die Durchführung einer Analyse der Stoffströmung in den verschiedenen Hirn- und Hirnstammbereichen durchgeführt. Die Unmöglichkeit für die Messung von Blut-Gewebekoeffizienten, die mangelhafte Auflösung aufgrund von Gewebeüberlappung und eine Verunreinigung durch extrakranialen Blutstrom haben jedoch die Annahme von Inhalationstechniken mittels radioaktivem Xenon für die zerebrale Blutstrombestimmung eingeschränkt.

In den spaten siebziger Jahren begannen Neurologen die Möglichkeit der Verwendung von nicht-radioaktivem, gasförmigem Xenon in vergleichsweise hoher Konzentration für die Messung des zerebralen Blutstroms zu

untersuchen. Stabiles gasförmiges Xenon passiert ungehindert die Blut/Hirnschranke, und das schwere Gas (Atomzahl 54) dämpft Röntgenstrahlung. Seit schnell und seguentiell übertragende Computer-Tomographieabtaster mit großem Rauschabstand zur Verfügung stehen, hat sich das Interesse an Xenon-gesteigerten (xenon-enhanced) Inhalationsuntersuchungen verstärkt. Derartige Untersuchungen werden derzeit für einen weiten Bereich von experimentellen klinischen und analytischen Tests angewandt oder in Erwägung gezogen, einschließlich Tests zur Unterscheidung von Koma und Hirntod, Untersuchungen an Patienten, die an Dementia und multipler Sklerose leiden, sowie Untersuchungen an Patienten, die an Trauma, Gefäßspasmen und (Schlag-)Anfällen leiden.

Der Aufwand für gasförmiges Xenon für derartige Untersuchungen hat jedoch die Forschung bezüglich Xenongesteigerten Computer-Tomographietechniken und deren Anwendung eingeschränkt. Es steht keine universell anwendbare Methode zur Durchführung von Xenon-gesteigerten Computer-Tomographieuntersuchungen zur Verfügung; daher müssen etwaige Bemühungen, die Kosten für gasförmiges Xenon zu minimieren, auf verschiedene Techniken abgestimmt werden. Allgemein wird angenommen, daß Xenonkonzentrationen in Endatmungsgas (end-tidal gas) den Xenonkonzentrationen im Arterienblut proportional sein müssen, und Xenon-Endatmungsgaskonzentrationen bilden daher eine Eingangs- oder Eingabefunktion bei der Bestimmung der zerebralen Blutströmung. Eine Methode der Bestimmung solcher Konzentrationen ist die Anwendung der "Subtraktionsmethode", bei welcher der Patient mit 100% Sauerstoff versorgt werden muß, um vor der Xenoninhalation einen praktisch vollständigen Stickstoffentzug zu erreichen. Andere übliche Methoden zur direkten Messung der Endatmungs-Xenongaskonzentrationen

verwenden ein Massenspektrometer oder einen Wärmeleitfähigkeitsdetektor .

Weitere Variationen bezüglich des Vorgehens bei der Durchführung von Xenoninhalationsuntersuchungen hängen von den speziellen Forderungen der Neurologen und den Bedürfnissen des Patienten ab. Forderungen der Neurologen können zwischen einer vergleichsweise niedrigen

IQ Xenonkonzentration von 28% und einer vergleichsweise hohen Xenonkonzentration von 40% variieren, obgleich eine solche von 35% einen normalen anerkannten Standard darstellt. Sauerstoff-Inhalationskonzentrationen hängen offensichtlich von den speziellen Bedürfnissen des Patienten ab und können von der Norm von 21 - 50% oder mehr im Fall von Patienten, die erhöhter Sauerstoffpegel bedürfen, auf bis zu 100% für die Periode von der Xenoninhalation, die für einen Stickstoffentzug beim Patienten nötig ist, erhöht werden.

Xenon-gesteigerte Inhalationsperioden für zerebrale Blutstromanalyseuntersuchungen variieren typischerweise zwischen etwa 4 min und 7 min; für den Fachmann ist es dabei offensichtlich, daß die Kosten für das während dieser Untersuchungen inhalierte gasförmige Xenon einen Faktor darstellen, welcher der industriellen Annehmbarkeit der Xenon/Computer-Tomographiemethode entgegensteht. Obgleich die Kostenschätzungen schwanken, kann allgemein davon ausgegangen werden, daß die Xenonkosten

gQ für den Patienten bei einer Einzeluntersuchung im Bereich von 50 - 150 US-Dollar liegen. Außerdem müssen die ständigen Variationen der Xenon/Computer-Tomographie- oder Xenon/CT-Methoden sowie der Datenanalyse- oder -auswertungsversuche in breitem Maßstab an Versuchstieren, wie Pavianen, vorgenommen werden, bevor diese Technologie in der medizinischen Industrie ver-

breitete Anwendung und Anerkennung finden kann. Der Xenonverbrauch stellt daher einen bedeutsamen Kostenfaktor bei sowohl experimentellen als auch klinischen Xenon-gesteigerten Inhalationsuntersuchungen dar. Weitere Zusammenhänge bezüglich Xenon-gesteigerten zerebralen Blutstromuntersuchungen lassen sich den folgenden Arbeiten entnehmen: "Mapping Local Blood Flow Of Human Brain By CT Scanning During Stable Xenon Inhalation", von Meyer u.a., STROKE, Vol. 12, Nr. 4, S. 426-436, July-August 1981; "Xenon and CT Provide Cerebral Blood Flow Measure", DIAGNOSTIC IMAGING, September 1984, S. 13-14; "Simultaneous Mass Spectrometry and Thermoconductivity Measurements of End-Tidal Xenon Concentrations: A Comparison", von Gur u.a., MED PHYS, Vol. 11, Nr. 2, March-April 1984, S. 209-212; und "Mapping Cerebral Blood Flow By Xenon Enhanced Computed Tomography: Clinical Experience", von Yonas u.a., RADIOLOGY, Vol. 152, Nr. 2, August 1984, S. 435-442.

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Der Stand der Technik bietet keine annehmbare Methode oder Technik zur wesentlichen Senkung der Kosten für Xenon bei solchen Tests unter gleichzeitiger Gewährleistung einer mit den verschiedenen Computer-Tcmographie- oder CT-Verfahren kompatiblen Methode.

Mit dem Ziel der Ausschaltung der Nachteile des Stands der Technik liegt damit der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur Durchführung von Xenon-gesteigerten Untersuchungen zu schaffen, mit denen auch die Kosten für verschiedene andere, bei den inhalationsbezogenen Maßnahmen verwendete Gase gesenkt werden sollen.

Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Gegenstand der Erfindung ist eine Inhalationsvorrichtung mit einem Gasraum variablen Volumens, einem geschlossenen Kreislauf (closed loop circuitry) und regelbaren Gaseingabevorrichtungen zur Aufrechterhaltung der gewünschten Gaskonzentrationen während der Untersuchung. Bei der Verwendung dieser Vorrichtung für Xenon-gesteigerte CT-Untersuchungen lassen sich genaue und vergleichsweise wenig kostenaufwendige zerebrale Blut-Strommessungen durchführen.

Der Kreislauf enthält bevorzugt mehrere automatisch betätigbare Ventile, die eine Verkleinerung des Volumens des Gasraums während einer ersten Zeitspanne erlauben, während welcher die Konzentration des gewählten Gases, z.B. Xenon, in der Lunge des Patienten ansteigt. Wenn das Gasraumvolumen eine vorbestimmte Mindestgröße erreicht, werden die ausgeatmeten Gase zum Gasraum zurückgeführt, und der Vorgang wird in einem geschlossenen Kreislauf fortgesetzt, aus welchem Kohlendioxid' entfernt und welchem Sauerstoff zur Aufrechterhaltung des gewünschten Sauerstoffpegels oder -gehalts zugeführt wird. Die Konzentration des gewählten Wirkgases (enhanced gas), wie Xenon, kann überwacht und in Abhängigkeit davon dem geschlossenen Kreislaufsystem zugeführt werden, um während des Tests oder Vorgangs die Wirkgaskonzentration innerhalb gewählter Grenzen zu halten.

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung können einfach auf herkömmliche Ausrüstung für die Untersuchung von Raumluft atmenden Patienten, erhöhte Sauerstoffmengen atmenden Patienten oder Respiratorbeatmeten Patienten (ventilator patients) angewandt werden. Außerdem kann die Vorrichtung bei jeder der zahlreichen CT-Meßtechniken eingesetzt werden, wobei

die Xenongaskonzentrationsgröße ohne weiteres auf jeden beliebigen Wert geändert werden kann.

Ein Merkmal der Erfindung besteht in der Schaffung einer Wirkgas-Inhalationsvorrichtung mit einem geschlossenen Gaskreislauf, um zumindest einen wesentlichen Anteil des Wirkgases in einem geschlossenen Kreislaufsystem umzuwälzen. Diese Vorrichtung soll dabei zur Minimierung der Inhalationskosten vergleichsweise raumsparend gebaut und kostensparend sein.

Ein anderes Merkmal der Erfindung besteht in einem verbesserten Verfahren zur Versorgung eines Patienten mit einer vorbestimmten Konzentration eines Wirkgases in einem geschlossenen Kreislaufsystem, wobei die Konzentration dieses, aus der Lunge des Patienten ausgeatmeten Gases vor der Herstellung (initiating) des geschlossenen Kreislaufsystems wesentlich erhöht wird.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Xenon-gesteigerten oder Xenonwirkgas-Inhalationsvorrichtung gemäß der Erfindung und

Fig. 2 eine schaubildliche Darstellung einer transportablen Inhalationsvorrichtung gemäß der

Erfindung.

Mittels des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der Erfindung können die Kosten für ein sog. Wirkgas im Zuge verschiedener Inhalationsuntersuchungen oder -maßnahmen wesentlich gesenkt werden. Der vorliegend

verwendete Ausdruck "Wirkgas" ("enhanced gas") bezieht sich auf ein oder mehrere, von Sauerstoff verschiedeneis) Gas(e) einer im Vergleich zu Luft beträchtlich ■ 5 erhöhten Konzentration, wobei diese Gase beabsichtigt einem Patienten während einer kontrollierten Zeitspanne verabreicht werden. Beispielsweise können (solche) Wirkgase von einem Patienten inhaliert oder eingeatmet werden, um bestimmte Reaktionen während einer Testperiode festzustellen, oder sie können einem Patienten als Narkosemittel verarbreicht werden.

Die Erfindung gewährleistet speziell eine Senkung der Wirkgaskosten bei neurologischen Untersuchungen, wie sie an Patienten der oben angegebenen Art durchgeführt werden können. Die Erfindung ist dabei mit unterschiedlichen Patienten und neurologischen Untersuchungen oder Studien kompatibel. In den zu beschreibenden Ausführungsbeispielen wird als Wirkgas Xenon verwendet; dieses Gas kann im Zuge von Computer-Tomographie- oder CT-Untersuchungen zur Bestimmung des zerebralen Blutstroms benutzt werden.

•f Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Inhalations-

vorrichtung 10 gemäß der Erfindung umfaßt ein starres oder steifes, im wesentlichen zylindrisches Gehäuse 12, ein in letzterem angeordnetes, flexibles Gehäuse (Beutel) 14, eine Bedientafel 16 und eine Inhalations-Gesichtsmaske 18. Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung kann für Xenon-gesteigerte CT-Untersuchungen eingesetzt werden, wobei sich der Kopf des Patienten in einem durch die gestrichelten Linien 20 angedeuteten, herkömmlichen CT-Abtaster befindet.

Das starre Gehäuse 12 kann zweckmäßig aus einem geeigneten, mit den zu verwendenden Gasen kompatiblen Kunst-

stoff hergestellt sein. Gewünschtenfalls kann im Gehäuse 12 ein Fenster 13 vorgesehen sein, durch das hindurch das flexible Gehäuse 14 sichtbar ist. Das auch als Beutel zu bezeichnende flexible Gehäuse 14 kann aus einem geeigneten, wiederholt aufblasbaren¹ und zusammenziehbaren, gasdichten Werkstoff bestehen, der mit den zu verwenden Gasen kompatibel ist, beispielsweise aus natürlichem oder künstlichem Kautschuk. Die innerhalb des Beutels 14 festgelegte Kammer variablen Volumens ist in ein geschlossenes (Regel-) Kreislauf system mit der Gesichtsmaske 18 und damit der Lunge des Patienten eingeschaltet. Der Patient atmet Gas aus dem Beutel ein und atmet zumindest während eines Teils der Untersuchung in einem geschlossenen Kreislauf Gas in den Beutel 14 aus.

Eine Leitung 21 verbindet den Inhalations-Anschluß 15 des Beutels 14 mit der Gesichtsmaske 18, während eine weitere Leitung 31 die geschlossene Schleife bzw. den geschlossenen Kreislauf durch Verbindung der Gesichtsmaske 18 mit dem Ausatmungs-Anschluß 17 des Beutels vervollständigt. Im Bereich jeder Seite der Gesichtsmaske 18 sind zwei Rückschlagventile 30 und 32 zur Begrenzung der Gasströmung beim Ein- und Ausatmen auf eine einzige Richtung durch den geschlossenen Kreislauf vorgesehen. Normalerweise geschlossene Ventile 22 und 28 in den Leitungen 21 bzw. 31 sind zum Zulassen oder Sperren einer Gasströmung durch den geschlossenen Kreislauf ansteuerbar. In den Kreislauf kann eine Gaspumpe oder ein Gebläse 58 eingeschaltet sein, um die Umwälzung des Gases zwischen dem Beutel und der Maske zu unterstützen und ein homogenes Gasgemisch im Beutel 14 zu gewährleisten.

Eine Raumlauft-Belüftungsleitung 23 ist an einem Anschluß

40 zur Außenluft hin offen und am anderen Ende mit der Leitung 21 verbunden. Ein normalerweise offenes Ventil 24 dient zur Steuerung der Gasströmung durch die Leitung 23. Wie noch näher erläutert werden wird, kann die Leitung 23 dazu benutzt werden, den Patienten Raumluft atmen zu lassen oder ihm eine erhöhte Sauerstoffkonzentration zu liefern, indem der Anschluß mit einem Sauerstoffvorrat verbunden wird, oder aber Raumluft in den geschlossenen Kreislauf einzuführen.

Eine Leitung 25 verbindet die Leitung 31 mit einem Anschluß 2 7 des Gehäuses 12. Durch Öffnen eines normalerweise offenen Ventils 26 in der Leitung 25 und Ablassen von Gas über ein Schlitzventil (peep valve) in der Leitung 25 kann Gas aus dem geschlossenen Kreislauf ausgetragen werden. Außerdem kann Druckgas von einer Belüftungseinheit (ventilator) in das Gehäuse eingeführt werden, indem die Ventile 24 und 26 geschlossen werden und Gas über eine die Leitungen 23 und 25 verbindende Leitung 33 geleitet wird. Ein in die Leitung 33 eingeschaltetes Rückschlagventil 34 verhindert einen Gasübertritt aus der Leitung 25 in die Leitung 23. Weiterhin verbindet eine Überbrückungsleitung 35 kleinen Durchmessers die Leitungen 21 und 31 zur Ermöglichung einer Umwälzung von Gas über einen Abschnitt des geschlossenen Kreislaufs bei geschlossenen Ventilen 22 und 28. Gewünschtenfalls kann die Überbrückungsleitung 35 offen bleiben, wenn die Ventile 22 und 28 anschließend für eine Atmungs- oder Inhalationsuntersuchung geöffnet werden; in diesem Fall bildet die Überbrückungsleitung 35 einen Teil des geschlossenen Kreislaufs. Abgesehen vom Fassungsvermögen der Lunge des Patienten wird das Volumen des geschlossenen Kreislaufs durch den Beutel 14 sowie die Leitungen 21, 31, 35, 74 und 75 bestimmt.

Andere, an den geschlossenen Kreislauf angeschlossene Bauelemente der Vorrichtung 10 umfassen einen Kohlendioxid-Absorptionsapparat 38, einen Xenonkonzentrations-Detektor 42 mit Schreiber 43, eine Xenon-Druckgasquelle 44, die über eine Leitung 46 und ein Regelventil 48 mit der Leitung 31 verbunden ist, einen Sauerstoffdetektor 50 sowie eine Sauerstoff-Druckgasquelle 52, die über eine Leitung 54 und ein Regelventil 56 mit der Leitung 31 verbunden ist. Der Xenondetektor 42 mißt die jeweilige Xenonkonzentration im geschlossenen Kreislauf. Zur besseren Messung der Xenonkonzentration im Endatmungsgas kann in eine Leitung 75 ein Wärmeleitfähigkeits-Detektor 78 eingeschaltet sein. Die Probenleitung 75 ist zu Abschnitten der Leitungen 31 und 74 parallel— geschaltet und ermöglicht eine Prüfung des Ausatmungsgases vom Patienten durch den Detektor 78 zum Messen und Aufzeichnen der Endatmungs-Xenonkonzentration. Weiterhin kann in die Anlage ein Kohlendioxidwert-Detektor 70 eingeschaltet und zweckmäßig mit der Probenleitung 75 verbunden sein.

Die Anwendung der Vorrichtung 10 und des Verfahrens gemäß der Erfindung ist nachstehend für verschiedene Arten von Patienten beschrieben.

Raumluft atmende Patienten

Als Raumluft atmende Patienten werden allgemein solche bezeichnet, die weder eine erhöhte Sauerstoffkonzentration benötigen noch einer Beatmungshilfe bedürfen. Bevor dem Patienten die Gesichtsmaske (oder das Mundstück) 18 aufgesetzt wird, können die gewünschten Xenon- und Sauerstoffkonzentrationen dem geschlossenen Kreislauf mittels entsprechender digitaler Potentiometer an der Bedientafel 16 eingegeben werden. Eine

FÜLL-Taste an der Bedientafel 16 kann betätigt werden, um Solenoid-Ventile 48 und 56 zu öffnen und damit dem Kreislaufsystem Xenon und Sauerstoff von den betreffenden Druckgasquellen bzw. Vorräten 44 bzw. 52 zuzuführen. Während des Füllvorgangs können die Solenoid-Ventile 22 und 28 auf noch zu beschreibende Weise automatisch und selektiv geöffnet oder geschlossen werden. Mittels der Pumpe 58 wird Gas aus dem Beutel 14 über den Anschluß 15 und die Leitung 35, am Xenondetektor sowie am Sauerstoffdetektor 50 vorbei und dann über den Anschluß 17 zurück in den Beutel 14 umgewälzt. Die Xenon- und Sauerstoffkonzentrationen in der Anlage können entweder effektiv gemessen oder einfach als niedriger oder gleich groß wie die gewünschte Konzentration bestimmt werden. Ein den erfaßten Wert angebendes Signal kann mit einem die gewünschte Konzentration (oder Soll-Konzentration) angebenden Signal verglichen werden, wobei ein vom Komparator geliefertes Signal zur Steuerung des Öffnens oder Schließens der Ventile 48 bzw. 56 benutzt wird. Auf diese Weise wird Xenon und Sauerstoff zugeführt, bis die Soll-Konzentration jedes Gases in der Anlage erreicht ist. Im Fall eines typischen Raumluft atmenden Patienten beträgt die gewünschte oder Soll-Sauerstoffkonzentration 21%, wobei die gewünschte oder Soll-Xenonkonzentration 35% betragen kann.

Vor der Einleitung der Xenoninhalation ist es allgemein vorteilhaft, daß das Gasvolumen im Beutel 14 eine bevorzugte anfängliche Größe erreicht hat. Für eine typische Xenonuntersuchung kann dieses gewünschte anfängliche Gasvolumen im Bereich von 4 bis 5 Liter liegen. Das Volumen des Beutels 1 4 kann zweckmäßig mittels einer Lichtquelle 60 und einer Photozelle 62 innerhalb des starren Gehäuses 12 bestimmt werden. Der größte

Teil des Beutels 14 kann schwarz sein, doch kann ein bestimmter Abschnitt 72 zur Gewährleistung einer besseren Lichtreflexion weiß gefärbt sein. Das Volumen des Beutels 14 bestimmt die Stellung oder Lage des weißen Abschnitts 72 innerhalb des Gehäuses 12 relativ zur Lichtquelle 60 und zur Photozelle 62, so daß die von der Photozelle 62 empfangene Lichtmenge als Anzeige für das Beutelvolumen herangezogen werden kann. Wenn das Beutelvolumen nicht innerhalb des gewünschten anfänglichen Größenbereichs liegt und die Sauerstoff- und Xenonkonzentrationen ihre jeweiligen Soll-Werte besitzen, kann das Solenoid-Ventil 28 kurz geöffnet werden, um Raumluft in die Anlage eintreten zu lassen.

Bei der Einführung von Raumluft in die Anlage verringert sich die Xenonkonzentration; weiteres Xenon kann durch Öffnen des Ventils 48 bis zum Wiedererreichen der Soll-Xenonkonzentration der Anlage automatisch zugeführt werden. Die Zufuhr von gasförmigem Xenon in die Anlage hat einen Abfall der Sauerstoffkonzentration zur Folge, so daß durch Öffnen des Ventils 56 sodann auch Sauerstoff in die Anlage eingeführt wird, um die gewünschte Sauerstoffkonzentration aufrecht zu erhalten. Wenn andererseits das Beutelvolumen bereits die gewünschte anfängliche Größe erreicht hat, während die Soll-Konzentrationen für Xenon und/oder Sauerstoff noch nicht erreicht sind, kann Gas aus der Anlage entlassen werden, indem selektiv das Ventil 28 geöffnet und durch Umsteuerung des Gebläses 58 Gas über die Leitung 25 und das Schlitzventil 36 aus der Anlage ausgeblasen wird. Bei dem reduzierten Gasvolumen in der Anlage kann sodann zusätzliches gasförmiges Xenon eingeleitet werden, so daß die Soll-Konzentrationen an Sauerstoff und Xenon eingestellt werden, während das Beutelvolumen innerhalb seines bevorzugten anfänglichen Größenbereichs liegt.

Es ist darauf hinzuweisen, daß bei Betätigung der FÜLL-Taste in der erfindungsgemäßen Vorrichtung automatisch die Soll-Gaskonzentration und das anfängliche Beutelvolumen eingestellt werden können. Zu diesem Zweck können herkömmliche elektronische Schaltungen (bei 95 in Fig. 2 angedeutet) in die Vorrichtung 10 einbezogen sein, um die Eingabebedingungen für die Anlage zu erfüllen und die erwähnten Ventile zu betätigen. Innerhalb des Erfindungsrahmens können jedoch die Ventile für diese anfänglichen Einstellungen auch von Hand geöffnet und geschlossen werden. Unabhängig von der jeweiligen Ausgestaltung kann davon ausgegangen werden, daß das gewünschte oder Soll-Anfangsvolumen des Beutels 14 im Bereich von 4 bis 5 Liter liegt und die Sauerstoff- und Xenonkonzentrationen im Beutel 21% bzw. 35% betragen. Sobald diese Bedingungen oder Zustände erreicht sind, empfängt die Steuerschaltung ein jeden Zustand angebendes Signal von der Photozelle 62, vom Xenondetektor 42 und vom Sauerstoffdetektor 50, worauf eine an der Bedientafel vorgesehene Bereit-Lampe automatisch eingeschaltet werden kann, um den betriebsbereiten Zustand der Anlage oder Vorrichtung anzuzeigen.

Allgemein ist es wünschenswert, den Patienten vor der Einleitung der Xenoninhalation mit der Vorrichtung vertraut zu machen. Nach dem Aufleuchten der Bereit-Lampe kann daher die Vorrichtung automatisch auf einen Gewöhnungsmodus umschalten, doch wird diese Funktion normalerweise durch Betätigung der mit ACMT (für ACCLIMATE) bezeichneten Taste auf der Bedientafel 16 eingestellt. In diesem Modus sind die Ventile 22 und 28 geschlossen und die Ventile 24 und 26 offen. Sodann kann die Gesichtsmaske (oder das Mundstück) 18 am Patienten angesetzt werden, so daß dieser über den Anschluß 40 und die Leitung 23 Raumluft einatmet.

Das Ausatmen von Luft durch den Patienten erfolgt über die Leitungen 74 (und 75), 31 und 25 und aus dem Schlitzventil 36 heraus. Im Gewöhnungsmodus atmet der Patient kein gasförmiges Xenon, sondern er wird lediglich mit der Vorrichtung vertraut gemacht.

Sobald der Patient mit gasförmigem Xenon beatmet werden soll (was allgemein mit dem Beginn der Computer-Tomographie- bzw. CT-üntersuchung zusammenfällt), kann die mit REBE bezeichnete Rückatmungs-Taste an der Bedientafel 16 betätigt werden, wodurch die erste Stufe oder Phase des Zweiphasen-Inhalationsprozesses eingeleitet wird. Während der Phase 1 werden das Ventil 24 automatisch geschlossen und das Ventil 22 geöffnet (wobei Ventil 28 bereits geschlossen und Ventil 26 bereits offen ist). Der Patient atmet daher Gas aus dem Beutel 14 über die Leitung 21 ein und atmet Gas über die Leitungen 25 und 31 und durch das Schlitzventil 36 nach außen aus. Während dieser ersten Phase steigt die Xenonkonzentration in der Lunge des Patienten an, während das Gasvolumen im Beutel 14 abnimmt.

Wenn das Gasvolumen im Beutel 14 einen gewählten oder eingestellten Mindestwert erreicht hat, wird automatisch die Phase 2 eingeleitet. Die Bestimmung des Erreichens dieses Mindestvolumens kann, wie oben erwähnt, automatisch mittels der Lichtquelle 60 und der Photozelle 62 erfolgen. Erfindungsgemäß liegt dieses Mindestvolumen für die Xenon-gesteigerte CT-Inhalation im allgemeinen im Bereich von 0,5 bis 1,5 Liter. Bei Beendigung der Phase 1 ist die Ausatmungs-Xenonkonzentration auf etwa 15 bis 25% angestiegen. Während des Tests bzw. der Untersuchung wird etwa 1% oder weniger der 35% des eingeatmeten Xenons im Blutstrom des Patienten absorbiert, wobei die Stufe oder Phase 1 dazu

dient, die Xenonkonzentration im Totraum zwischen den Ventilen 22 und 28 (einschließlich der Lunge des Patienten) ohne Verdünnung im geschlossenen Kreislauf beträchtlich zu erhöhen. Mit der Beendigung der Phase 1 wird gleichzeitig die Phase 2 eingeleitet, wobei das Ventil 28 geöffnet wird, während das Ventil 26 geschlossen wird. Der Patient atmet somit Gas der gewünschten Xenonkonzentration aus dem Beutel 14 über die Leitung 21 ein und atmet das Gas über die Leitung 31 wieder in den Beutel 14 aus. Während der Phase 2 erlaubt der offene Schlitz des Schlitzventils 36 einen Luftstrom in das und aus dem Gehäuse 12, so daß sich der Beutel unter der Atmung des Patienten ausdehnen und zusammenziehen kann.

Wenn die Phase 2 eingeleitet ist, wird die Xenonkonzentration in der Anlage anfänglich verringert (verdünnt) , weil die Xenonkonzentration des ausgeatmeten Gases weniger als 35% beträgt. Aus diesem Grund wird durch Öffnen des Ventils 48 automatisch zusätzliches gasförmiges Xenon in die Anlage eingeführt, wobei auch zusätzlicher Sauerstoff über das Ventil 46 eingeleitet wird, um die Soll-Konzentration aufrecht zu erhalten.

Nachdem der Patient während Phase 2 mehrere Minuten lang geatmet hat, atmet er ein Gas mit einer Xenonkonzentration von etwa 35% aus, so daß kein weiteres Xenon mehr in die Anlage eingeführt zu werden braucht. Während der Zeitspanne zwischen der Einleitung von Phase 2 und diesem endgültigen Gleichgewichtszustand vergrößert sich das Volumen des Beutels 14 aufgrund der weiteren Zufuhr von Xenon und Sauerstoff in die Anlage.

Während der Phase 2 muß ersichtlicherweise ständig Sauerstoff in die Anlage eingeführt und Kohlendioxid aus ihr abgeführt werden, um einen Ausgleich für die

normalen Stoffwechselprozesse des Patienten zu schaffen. Kohlendioxid kann einfach mittels des Kohlendioxid-Absorptionsapparats 38 entfernt werden, während Sauerstoff durch Öffnen des Ventils 56 in Abhängigkeit von der gemessenen Sauerstoffkonzentration in der Anlage (Sauerstoffdetektor 50) zugeführt werden kann. Die aus der Anlage abgeführte Kohlendioxidmenge entspricht im wesentlichen der zugeführten Sauerstoffmenge, so daß während Phase 2 keine Volumenvergrößerung aufgrund des Stoffwechselprozesses auftritt. Während der gesamten Untersuchung kann der Kohlendioxidwert des Ausatmungsgases mittels des Detektors 70 überwacht und registriert werden.

Nach Abschluß der Untersuchung kann die Vorrichtung durch Betätigen der Taste ACMT wieder auf den Gewöhnungsmodus umgeschaltet werden, worauf die Gesichtsmaske 18 vom Patienten abgenommen werden kann. Am Ende der Untersuchung bleibt allgemein ein gewisses.Gasvolumen im Beutel 14 zurück, wobei dieses Gasvolumen und die Konzentration auf vorstehend beschriebene Weise vor der Einleitung einer weiteren Untersuchung entsprechend eingestellt werden können. Erforderlichenfalls kann das Ventil 22 geöffnet und die Anlage durchgespült werden, während neues Gas der gewünschten Sauerstoffkonzentration für die nächste Untersuchung in die Anlage eingeführt wird.

Erhöhte Sauerstoffmengen atmende Patienten

Entsprechende Xenon-Untersuchungen werden häufig an Patienten durchgeführt, die mit erhöhten Sauerstoffkonzentrationen von herkömmlichen Sauerstoffverabreichungssystemen versorgt werden. Dabei kann zunächst auf vorher beschriebene Weise die höhere gewünschte bzw.

Soll-Sauerstoffkonzentration in der Anlage eingestellt werden, wobei nach Erreichen dieser Konzentrationen und des Soll-Beutelvolumens die Bereit-Lampe aufleuchtet und das Gerät automatisch auf den Gewöhnungsmodus umschaltet. Für den vorliegenden Fall sei angenommen, daß eine Sauerstoffkonzentration von 40% und eine Xenonkonzentration von 30% gewählt sind.

Der Kopf des Patienten kann in den CT-Abtaster 20 eingebracht werden, während der Patient weiterhin durch das transportable SauerstoffVerabreichungssystem beatmet wird. Während sich die Vorrichtung 10 im Gewöhnungsmodus befindet, sind die Ventile 22 und 28 geschlossen und die Ventile 24 und 26 offen. Sodann kann eine Sauerstoffversorgungs-Leitung 64 vom transportablen Sauerstoffsystem vom Patienten getrennt werden, während die Gesichtsmaske 18 am Patienten angebracht und gleichzeitig die Leitung 64 mit dem Anschluß 40 verbunden wird. Während dieses Gewöhnungsmodus befindet sich daher der Patient weiterhin unter denselben Beatmungsbedingunqen wie im Fall der Verbindung mit dem SauerstoffVerabreichungssystem.

Sobald der Patient an das Gerät gewöhnt worden ist, kann die Taste REBE an der Bedientafel 16 betätigt werden, worauf das Gerät auf ähnliche Weise, wie vorher beschrieben, arbeitet, nur mit dem Unterschied, daß der Patient fortlaufend mit 40% Sauerstoff und 30% Xenon beschickt wird. Während dieser Untersuchung arbeitet das Gerat auf vorher beschriebene Weise sowohl in Phase 1 als auch in Phase 2.

Respirator-Patienten
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Respirator-Patienten benötigen eine zumindest teilweise

Beatmungshilfe; die erfindungsgemäße Vorrichtung ist ohne weiteres in Verbindung mit einem herkömmlichen Respirator oder Beatmungsapparat verwendbar. Da Respirator-Patienten allgemein mit einer vergrößerten Sauerstoff menge versorgt werden, kann vorausgesetzt werden, daß die Vorrichtung auf die oben beschriebene Weise zunächst mit der gewünschten Konzentration von z.B. 50% Sauerstoff und 35% Xenon gefüllt wird. Wenn die Vorrichtung 10 in den Gewöhnungsmodus gesetzt worden ist, kann die nicht dargestellte Respiratormaske vom Patienten abgenommen und durch die Gesichtsmaske 18 ersetzt werden, während der Respirator-Inhalationsschlauch 66 von der Respiratormaskenleitung abgenommen und mit dem Anschluß 40 der Leitung 23 verbunden wird. Außerdem kann eine Respirator-Ausatmungsventilleitung 68 vom betreffenden Respirator-Ausatmungsventil abgeschlossen und mit dem Anschluß 37 des Schlitzventils 36 verbunden werden. Während des Gewöhnungsmodus fördert der Respirator oder Beatmungsapparat (ventilator) Gas mit einer Sauerstoffkonzentration von 50% beim Einatmen über die Schlauchleitung 66 und die Leitung 23 zum Patienten, während gleichzeitig der Auslaß 39 des Schlitzventils 36 geschlossen und das Innere des Gehäuses 12 unter Druck gesetzt wird. Da die Ventile 22 und 28 geschlossen sind, hat die Druckbelüftung des Gehäuses 12 keine weitere Wirkung. Beim Ausatmen öffnet sich der Auslaß 39 des Schlitzventils 36, so daß die Luft sowohl aus der Lunge des Patienten als auch aus dem Gehäuse 12 austreten kann.

Während der Phase 1 des Test- oder Untersuchungsmodus sind die Ventile 24 und 28 geschlossen und die Ventile 22 und 26 offen. Während der Respiratorbeatmung wird das Druckgas vom Respirator über die Schlauchleitung und die Leitung 33 geführt und in das Gehäuse 12 ein-

leitet, wodurch der Beutel 14 zusammengedrückt und dadurch Gas zwangsweise aus dem Beutel zum Patienten gefördert wird. Beim Einatmen schließt der Druck von der Ausatmungs-Ventilschlauchleitung 68 die Ablaßöffnung des Schlitzventils 36. Während der Respiratorausatmung wird durch das Fehlen von Druck in den Schlauchleitungen 66 und 68 automatisch das Schlitzventil 36 geöffnet, wobei das aus dem Beutel 14 eingeatmete Xenon-Wirkgas über das Schlitzventil 36 ausgeatmet wird. Dabei verkleinert sich das Volumen des Beutels 14 auf die vorher beschriebene Weise.

In Phase 2 des Rückbeatmungsmodus wird das Ventil 26 automatisch geschlossen und das Ventil 28 geöffnet. Während der Respiratoreinatmung wird durch den Druck aus der Schlauchleitung 66 weiterhin auf vorher beschriebene Weise Gas aus dem Beutel 14 zum Patienten ausgetrieben. Dabei wird jedoch gasförmiges Xenon auf die vorgesehene Weise im geschlossenen Kreislauf zum Beatmungs-Beutel zurückgeführt. Beim Ausatmen öffnet sich automatisch das Schlitzventil, so daß Gas aus dem Inneren des Gehäuses 12 ausgetrieben werden kann und sich der Beutel 14 mit dem ausgeatmeten Gas füllen kann.

Ein bevorzugtes Beutelvolumen bei Einleitung einer Xenon-gesteigerten CT-Untersuchung für zerebrale Blutstromanalyse beträgt 4 bis 5 Liter; bei Einleitung der Phase 2 der Untersuchung liegt das bevorzugte Beutelvolumen zweckmäßig bei 0,5 bis 1,5 Liter. Im allgemeinen liegt es im Rahmen der Erfindung, vor Einleitung der mit dem geschlossenen Kreislauf arbeitenden Phase des Belüftungs- bzw. Beatmungsvorgangs das Beutelvolumen von seinem maximalen Wert auf einen möglichst kleinen Wert zu reduzieren, der in der Praxis mit den

Sicherheitsanforderungen noch vereinbar ist. Wie oben beschrieben, können zur Bestimmung des Beutelvolumens in jeder Phase des Verfahrens eine Lichtquelle und eine Photozelle benutzt werden. Andere, innerhalb des Erfindungsrahmens liegende Einrichtungen zur Messung oder Bestimmung des Beutelvolumens sind beispielsweise an der Beutel-Außenseite angebrachte Dehnungsmesser (Dehnstreifen) zur Messung der Ausdehnung des Beutelmaterials, auf den Wirkdruck zwischen dem Inneren des Beutels und dem Inneren des Gehäuses 12 ansprechende Niederdruck-Meßfühler, ein externer Beutel-Stellungsmeßfühler und ein Wandler zum Abgreifen der Stellung eines Meldeelements am Beutel oder ein akustischer Generator und ein Monitor, die im Gehäuse 12 angeordnet sind und auf den Volumenunterschied zwischen den Kammern 12 und 14 ansprechen. Es ist auch darauf hinzuweisen, daß die Einleitung von Phase 2 vorzugsweise auf ein unmittelbar ein gewähltes Mindest-Beutelvolumen angebendes Signal hin erfolgt, obgleich das Mindest-Beutelvolumen auch indirekt gemessen werden kann, wenn das Beutelvolumen bei Einleitung der Phase 1 sowie die ungefähre Atmungsfrequenz und Lungenkapazität des Patienten bekannt sind, wobei die Zeit von der Einleitung von Phase 1 zur Abschätzung des gewünschten Beutelvolumens für die Einleitung von Phase 2 gemessen wird.

Das gewählte maximale Beutelvolumen ist eine Funktion sowohl des Soll-Gasvolumens bei Einleitung von Phase 1 (vorzugsweise hoch zur wesentlichen Vergrößerung der Wirkgas-Ausatmungskonzentration bei Abnahme des Beutelvolumens vor der Einleitung von Phase 2) als auch des Beutelvolumens bei Einleitung von Phase 2 zuzüglich des Volumens des nach Einleitung von Phase 2 dem geschlossenen Kreislaufsystem zugeführten Wirkgases (zur Aufrechterhaltung der gewünschten oder Soll-Gaskonzen-

tration während der untersuchung). Bei den meisten
Beatmungsuntersuchungen steigt die Wirkgas-Ausatmungskonzentration vor Einleitung oder Aufnahme von Phase 2 vorzugsweise auf einen Bereich von etwa 50% bis 80% der gewünschten Einatmungskonzentration an. Bei der beschriebenen Untersuchung wird dieser Bereich erreicht, nachdem der Patient etwa 2 oder 3 Liter Gas eingeatmet hat, so daß ein ein Restvolumen von einem Liter im

Beutel 14 angebendes Signal die Phase 2 auslöst. Nachdem das Beutelvolumen auf diese gewünschte niedrige
Größe verringert worden ist und Phase 2 einsetzt, kann der Anlage zur Aufrechterhaltung der gewünschten Einatmungs- oder Inhalationskonzentration Xenon zugeführt werden, wobei sich das Beutelvolumen langsam vergrößert, jedoch auf oder unter der maximalen Beutelkapazität von 4 bis 5 Liter bleibt.

Es ist zu beachten, daß nach Einleitung von Phase 2 die Ausatmungsgaskonzentration fortlaufend ansteigt, z.B.
von 25% auf 35%, und zwar während einer Periode von
ggf. 2 bis 4 Minuten. Sobald die Ausatmungsgaskonzentration die gewünschte Inhalations-Wirkgaskonzentration erreicht, braucht kein weiteres Wirkgas dem geschlos-

senen Kreislauf mehr zugeführt zu werden. Dieser Anlagen-Gleichgewichtszustand (keine Änderung im Kreislaufvolumen bei Zufuhr von Sauerstoff und Abfuhr von
Kohlendioxid) kann vor Beginn des Inhalationstests
auftreten. Es mag deshalb darauf hingewiesen werden,

daß das maximale Beutelvolumen von der Dauer des Wirkgastests unabhängig sein kann. Wenn das Wirkgas beispielsweise ein Narkosegas ist, kann das maximale
Beutelvolumen vergleichsweise klein sein, d.h. unter
10 Liter betragen, während die Zeitspanne für die Verabreichung des Gases bei einer Stunde oder mehr liegen kann.

Die Vorrichtung und das Verfahren gemäß der Erfindung eignen sich besonders für Inhalationsuntersuchungen unter Verwendung eines vergleichsweise teuren Wirk-. gases. Da hierbei Wirkgas in der Kreislaufphase 2 des Tests eingespart wird, haben die Kosten für das Wirkgas einen unmittelbaren Einfluß auf die praktische Anwendung dieses Systems oder Geräts für verschiedene Inhalationsuntersuchungen. Bei der Erfindung ist die Konzentration des eingeatmeten Wirkgases vergleichsweise hoch, d.h. sie beträgt mehr als 5 Vol.-56 und vorzugsweise mehr als 10 Vol.-%, so daß die erhebliche Vergrößerung der Wirkgas-Ausatmungskonzentration vor Einleitung von Phase 2 dafür ausgenutzt wird, die Verwendung einer variablen Kammer eines vergleichsweise kleinen maximalen Volumens zu ermöglichen.

Bei einer Vorrichtung variablen Volumens mit einer Kammer oder einem Beutel 14 eines ausgewählten maximalen Volumens ist die sowohl im Füllmodus als auch im Rückbeatmungsmodus erreichbare maximale Konzentration des Wirkgases dem Gasvolumen bei Einleitung des betreffenden Modus umgekehrt proportional. Diese maximale Wirkgaskonzentration ist auch der Wirkgaskonzentration bei erstmaliger Einleitung des (betreffenden) Modus unmittelbar proportional und der Soll-Sauerstoffkonzentration für den Patienten, abzüglich der Sauerstoffkonzentration bei Einleitung des (betreffenden) Modus, umgekehrt proportional. Es ist deshalb darauf hinzuweisen, daß eine Vergrößerung der Soll-Sauerstoffkonzentration für den Patienten von einer solchen von 21% die bei einer gegebenen Vorrichtung erzielbare maximale Soll-Wirkgaskonzentration begrenzen oder einschränken kann. Je höher die Wirkgaskonzentration am Ende von Phase 1 ist, um so höher kann auch die maximale Wirkgaskonzentration für eine gegebene Anlage sein. Inner-

halb einer Anlage oder Vorrichtung sind daher die größte Soll-Sauerstoffkonzentratin und die größte Wirkgaskonzentration voneinander abhängig; die Erfindung bietet dabei einen besonderen Nutzeffekt, wenn die kombinierte Wirkgas- und Sauerstoff-Sollkonzentration größer ist als 40 Vol.-%.

Ein Merkmal der Erfindung besteht darin, daß ein geschlossenes Kreislaufsystem (mit Zufuhr von Sauerstoff und Wirkgas und Abfuhr von Kohlendioxid) während der gesamten Test- oder üntersuchungsperiode aufrechterhalten wird. Dies kann mit einem vergleichsweise kleinen maximalen Beutelvolumen erreicht werden, weil erstens das Beutelvolumen in Phase 1 der Untersuchung beträchtlich verkleinert worden ist und zweitens die Ausatmungs-Wirkgaskonzentration vor Herstellung des geschlossenen Kreislaufssystems sich erheblich erhöht hat. Wenn jedoch die Photozelle zur Anzeige benutzt wird, daß das maximale Beutelvolumen vor Abschluß der Untersuchung erreicht oder sogar überschritten wird, kann erfindunqsgemaß eine Rückkehr zu Phase 1 erfolgen, um dabei die Ventile 26 und 28 zur Ermöglichung eines Entweichens von Gas über das Schlitzventil 36 zu öffnen. Auf diese Weise kann das Gasvolumen im geschlossenen Kreislaufsystem und im Beutel z.B. von 5 Liter auf 4 Liter verringert werden, worauf auf Phase 2 zurückgeschaltet und der geschlossene Kreislaufprozeß ohne Unterbrechung des Tests oder der Untersuchung fortgesetzt werden kann. Falls das Beutelvolumen in Phase 2 unter eine gewünschte Mindestgröße von z.B. 1,0 Liter abnimmt, kann außerdem das Ventil 26 vorübergehend geöffnet werden, damit die Pumpe 58 zusätzliche Raumluft in die Anlage bzw. den Kreislauf fördern kann.

Fig. 2 veranschaulicht eine zweckmäßige Ausgestaltung

der Vorrichtung gemäß der Erfindung. Ein auf Laufrollen 84 ruhendes, fahrbares oder transportables Gehäuse (oder Schrank) 82 nimmt Sauerstoff- und Xenon(gas)flaschen auf. Der Einfachheit halber ist der Gaskreislauf in Fig. 2 nicht veranschaulicht, doch sind mehrere Anschlüsse 86 und 88 für den Anschluß von zweckmäßigen Leitungen oder Schlauchleitungen zur Herstellung des oben beschriebenen geschlossenen Kreislaufs vorgesehen.

Eine Bedientafel 90 weist die typischen, oben beschriebenen Bedienelemente auf. Im Gehäuse 12 bzw. 82 ist auf einer Schaltungsplatte 95 eine entsprechende Schaltung zur Durchführung der Funktionen des Signalvergleichs, der Beutelvolumenbestimmung und der beschriebenen Ventilbetätigungen vorgesehen. Die Durchsatzmenge des Gebläses oder der Pumpe 58 ist vorzugsweise größer als die Atmungsmenge des Patienten und kann im Bereich von 20 bis 30 Liter Gas pro Minute liegen. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung können die Kohlendioxid-, Xenon- und Sauerstoffdetektoren, der Kohlendioxid-Absorptionsapparat, die Gaspumpe, die solenoidbetätigten Regelventile und das Schlitzventil jeweils von handelsüblicher Bauart sein. Beispiele für diese Bauelemente sind nachstehend angegeben:

14 Dupaco, #22905, Beatmungsbeutel - 5 1 24, 26 Asco, #8030B-83, _Normal offenes Solenoid-

Ventil - 3/4"
22, 28 Asco, #8030B-3, Normal geschlossenes Solenoid-Ventil- 3/4"

30, 32, 34 Instrumentation Industries, #BE-130, Einwegventil

36 Instrumentation Industries, #BE-115, Ausatmungsventil

38 Handelsübliche Filter, FuIflo, #WS-12/RW

Filterkorb mit Grace Sodasorb (Natronkalk USP)

42, 78 Gow-Mac Instru. Co., #10-133 TC Detector,

Warmelextfahigkeitszelle

48 Asco, #U8262C2, Normal geschlossenes Solenoid-Ventil -.1/8" 50 Teledyne-Sonde, #B10307B, mit 0-2 Micro

Fuel Cell #C6689, Class B-1 62 VACTEC, VT 501H Photozelle

Der vorliegend benutzte Ausdruck "Patient" bezieht sich auf eine Person oder ein Versuchs-Tier, die bzw. das der Wirkgas-Inhalationsuntersuchung unterworfen wird.

Die Lage der verschiedenen Bauelemente innerhalb des geschlossenen Kreislaufsystems, beispielsweise der Gaspumpe oder des Kohlendioxid-Absorptionsapparats, ist für die Erfindung unkritisch. Der bevorzugte Inhalationsgaskreislauf hängt zudem vom dem jeweiligen Sauerstoff anreicherungs- und Beatmungsgerät ab, bei dem die erfindungsgemäße Vorrichtung angewandt wird.

Selbstverständlich ist die Erfindung verschiedenen Abwandlungen und Änderung zugänglich, ohne daß von ihrem Rahmen abgewichen wird.
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Claims

Diversified· Diagn:osi:i.c . .'. DDPI-3-ΡΛ OC 1 OC /

ob I AOk \

14. April 1986 Hz/bb

Verfahren und Vorrichtung zur

Durchführung von Xenon-Inhalationsuntersuchungen

* Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Durchführung einer Xenon-gesteigerten oder Xenon-Wirkgasinhalationsuntersuchung an der Lunge eines Patienten im Zuge neurologischer Untersuchungen, umfassend einen Sauerstoffvorrat, einen Xenonvorrat und eine Patienten-Beatmungsmaske zum Zuführen von Inhalationsgas zum Patienten, gekennzeichnet durch

einen flexiblen Beutel, der eine Kammer variablen Volumens zur Aufnahme des Inhalationsgases festlegt und einen Inhalationsanschluß sowie einen Ausatmungsanschluß aufweist,

mit dem Inhalationsanschluß, der Beatmungsmaske und dem Ausatmungsanschluß verbundene Leitungen zur Reihenschaltung der Kammer variablen Volumens und der Lunge des Patienten in einem geschlossenen Kreislauf,

eine Gasauslaßöffnung zum Ablassen von Gas aus dem geschlossenen Kreislauf,

eine Sauerstoffmeßeinheit zum Messen der Sauerstoffkonzentration im geschlossenen Kreislauf, eine Xeno.nmeßeinheit zum Messen der Xenonkonzentration im geschlossenen Kreislauf, eine Sauerstoff-Eingabeventileinheit zum selektiven

Einführen von Sauerstoff aus dem Sauerstoffvorrat in den geschlossenen Kreislauf nach Maßgabe der Sauerstoff meßeinheit ,

eine Xenon-Eingabeventileinheit zum selektiven Einführen von Xenon aus dem Xenonvorrat in den geschlossenen Kreislauf nach Maßgabe der Xenonmeßeinheit, eine Kohlendioxid-Abtrenneinheit zum Abtrennen von Kohlendioxid aus dem Inhalationsgas im geschlossenen Kreislauf,

eine Volumenanzeigeeinheit zum Erfassen eines Zustands, in welchem die Kammer variablen Volumens ein vorbestimmtes Mindestvolumen annimmt, und eine erste, auf die Volumenanzeigeeinheit ansprechende Ventileinheit zum Schließen der Gasauslaßöffnung und zum Beenden des Gasablassens aus dem geschlossenen Kreislauf,

wobei praktisch das gesamte gasförmige Xenon anschließend wiederholt aus der Lunge des Patienten zum flexiblen Beutel ausgeatmet und im geschlossenen Kreislauf zurückgehalten wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein eine Kammer praktisch festen Volumens festlegendes und mit einem Einlaßanschluß versehenes starres Gehäuse zur Aufnahme des flexiblen Beutels und eine Gasdruckleitung zum Einführen von Druckgas über den Einlaßanschluß in das starre Gehäuse zum Zusammendrücken des flexiblen Beutels und Austreiben des Inhalationsgases aus dem flexiblen Beutel zur Lunge des Patienten.

3. Vorrrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Luftmeß/Belüftungsleitung zum Einführen eines Gases einer gewünschten oder Soll-Sauerstoffkonzentration in den geschlossenen Kreislauf,

eine Pumpeneinheit zum Umwälzen des Inhalationsgases im geschlossenen Kreislauf und

eine zweite, auf die Volumenanzeigeeinheit ansprechende Ventileinheit, die zur Herstellung einer Strömungsmittelverbindung zwischen dem flexiblen Beutel und der Lunge des Patienten automatisch öffnet, wenn das Volumen der Kammer variablen Volumens eine gewählte Größe erreicht. 10

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Volumenanzeigeeinheit eine Lichtquelle zum Beleuchten des flexiblen Beutels und einen Lichtdetektor zum Erzeugen eines Signals umfaßt, welches angibt, wenn der flexible Beutel sein vorbestimmtes Mindestvolumen erreicht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine die Luftmeß/Belüftungs- oder -Respiratorleitung mit dem Einlaßanschluß des starren Gehäuses verbindende Leitung zum Einführen eines Gases von der Luftmeß/Belüfungsleitung in das starre Gehäuse und zum Austreiben des Inhalationsgases aus dem flexiblen Beutel zur Lunge des Patienten.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Endatmungs-Xenondetektor (end-tidal sampler) zum Messen der Xenonkonzentration des aus der Lunge des Patienten ausgeatmeten Gases.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Beutel ein maximales Volumen im Bereich von 4 bis 5 Liter aufweist.

-8. Verfahren zur Durchführung einer Wirkgas-Inhalationsuntersuchung an einem Patienten, dadurch gekennzeichnet, daß

ein Anfangsvolumen eines Gases einer gewünschten Wirkgaskonzentration in eine Kammer variablen Volumens eingeführt wird,
zwischen der Kammer variablen Volumens und dem Patienten ein geschlossener Kreislauf hergestellt wird,

die Sauerstoffkonzentration im geschlossenen Kreislauf gemessen wird,

IQ die Wirkgaskonzentration im geschlossenen Kreislauf gemessen wird,

in Abhängigkeit von der gemessenen Sauerstoffkonzentration zur Aufrechterhaltung einer gewünschten oder Soll-Sauerstoffkonzentration (weiterer) Sauerstoff in den geschlossenen Kreislauf eingeführt wird,

in Abhängigkeit von der gemessenen Wirkgaskonzentration zur Aufrechterhaltung einer Soll-Wirkgaskonzentration (weitere's) Wirkgas in den geschlossenen

2Q Kreislauf eingeführt wird,

innerhalb des geschlossenen Kreislaufs Kohlendioxid aus dem Gas abgetrennt wird,

das Gas mit der Soll-Wirkgaskonzentration aus der Kammer variablen Volumens zum Patienten ausgetragen ^wird'

Ausatmungsgas aus dem geschlossenen Kreislauf freigegeben wird, während das Volumen der Kammer variablen Volumens während einer ersten Zeitspanne, die zur wesentlichen Erhöhung der Wirkgaskonzentration

QQ des Ausatmungsgases ausreichend ist, verkleinert wird, und

anschließend die Freigabe des Ausatmungsgases aus dem geschlossenen Kreislauf beendet und das Gas im geschlossenen Kreislauf umgewälzt wird, während

gc letzterem in Abhängigkeit von der gemessenen Wirkgaskonzentration (weiteres) Wirkgas zugeführt und

das Volumen der Kammer variablen Volumens vergößert wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Signal erzeugt wird, das angibt, daß die Kammer variablen Volumens ein gewähltes Mindestvolumen erreicht, und die Freigabe des Ausatmungsgases in Abhängigkeit vom ersten Signal beendet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das gewählte Mindestvolumen der Kammer variablen Volumens im Bereich von 0,5 bis 1,5 Liter liegt.

11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Signal erzeugt wird, das anzeigt, daß die Kammer variablen Volumens das Anfangsvolumen einer gewählten Größe erreicht, und der Austrag des Gases aus der Kammer variablen Volumens zum Patienten in Abhängigkeit von diesem zweiten Signal eingeleitet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Soll-Sauerstoffkonzentration und die Soll-Wirkgaskonzentration zumsammen mehr als 40 Volumen-% betragen.

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das gewählte Anfangsvolumen weniger als etwa 5 Liter beträgt.

14. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein steifes oder starres Gehäuse mit einem Gaseinlaß für den Einschluß einer Kammer variablen Volumens vorgesehen und das starre Gehäuse unter

Druck gesetzt (druckbelüftet) wird, um das Inhalationsgas aus der Kammer variablen Volumens zum Patienten auszutreiben.
5

15. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Wirkgas mit einer Konzentration von mehr als 10 Volumen-% im geschlossenen Kreislauf aufrechterhalten wird.

16. Vorrichtung zur Durchführung einer Wirkgas-Inhalationsuntersuchung an einem Patienten, gekennzeichnet durch

einen Sauerstoffvorrat,

einen Wirkgasvorrat,

einen flexiblen Beutel, der eine Kammer variablen Volumens zur Aufnahme des Inhalations- oder Wirkgases bildet,
Leitungseinheiten zur Reihenverbindung der Kammer variablen Volumens und des Patienten in einem geschlossenen Kreislauf,

einen Gasaustraganschluß zum Entlassen von Gas aus dem geschlossenen Kreislauf,
eine Sauerstoffmeßeinheit zum Messen der Sauerstoffkonzentration innerhalb des geschlossenen Kreislaufs,

eine Wirkgas-Meßeinheit zum Messen der Wirkgaskonzentration in dem geschlossenen Kreislauf, eine Sauerstoff-Eingabeventileinheit zum selektiven Einführen von Sauerstoff aus dem Sauerstoffvorrat in den geschlossenen Kreislauf nach Maßgabe der Sauerstoff meßeinheit ,

eine Wirkgas-Eingabeventileinheit zum selektiven Einführen von Wirkgas aus dem Wirkgasvorrat in den geschlossenen Kreislauf nach Maßgabe der Wirkgasmeßeinheit.

eine Kohlendioxidbeseitigungseinheit zum Beseitigen von Kohlendioxid aus dem geschlossenen Kreislauf, eine Volumenanzeigeeinheit zum Erfassen des Zeitpunkts oder Zustands, bei dem die Kammer variablen Volumens ein vorbestimmtes Mindestvolumen erreicht, und

eine erste, auf die Volumenanzeigeeinheit ansprechende Ventileinheit zum Schließen des Gasaustragauslasses und Beenden des Gasaustrags aus dem geschlossenen Kreislauf.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch ein steifes oder starres Gehäuse, das eine Kammer praktisch festen Volumens zur Aufnahme des flexiblen Eeutels festlegt, und

eine Gasdruckleitung zum Einführen eines Druckgases in das starre Gehäuse zum Zusammendrücken des flexiblen Beutels und Austreiben des Inhalationsgases aus dem flexiblen Beutel zum Patienten.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch eine Luftmeß/Ventilator- oder -Respiratorleitung zum Einführen eines Gases einer gewünschten oder SoIl-Sauerstoffkonzentration in den geschlossenen Kreislauf,

eine Pumpeneinheit zum Umwälzen des Inhalationsgases ins geschlossenen Kreislauf und
eine zweite, auf die Volumenanzeigeeinheit ansprechende Ventileinheit, die automatisch öffnet, um eine Strömungsverbindung zwischen dem flexiblen Beutel und dem Patienten einzuleiten, wenn die Kammer variablen Volumens ein gewähltes Volumen erreicht.

19. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Volumenanzeigeeinheit eine Lichtquelle zum Beleuchten des flexiblen Beutels und einen

5 Lichtdetektor zum Erzeugen eines Signals umfaßt, welches das vom flexiblen Beutel erreichte vorbestimmte Mindestvolumen angibt.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeich-10 net, daß das vorbestimmte Mindestvolumen 0,5 bis 1,5 Liter beträgt.