Eisenlunge – Wikipedia

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Art der mechanischen Unterdruck-Atemschutzmaske

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Ein eiserne Lunge, auch bekannt als Tankventilator oder Trinkertankist eine Art Unterdruckventilator (NPV); Ein mechanisches Beatmungsgerät, das den größten Teil des Körpers einer Person umschließt und den Luftdruck im geschlossenen Raum variiert, um die Atmung zu stimulieren.[1][2][3][4] Es unterstützt die Atmung, wenn die Muskelkontrolle verloren geht oder die Atemarbeit die Fähigkeiten der Person übersteigt.[1] Die Notwendigkeit dieser Behandlung kann sich aus Krankheiten wie Polio und Botulismus sowie bestimmten Giften (z. B. Barbituraten, Tubocurarin) ergeben.

Die Verwendung von Eisenlungen ist in der modernen Medizin weitgehend überholt, da überlegene Atemtherapien entwickelt wurden.[citation needed] und aufgrund der Ausrottung der Kinderlähmung in den meisten Teilen der Welt.[5] Im Jahr 2020 weckte die COVID-19-Pandemie jedoch ein gewisses Interesse an dem Gerät als billigem, leicht herstellbarem Ersatz für Überdruckbeatmungsgeräte, von denen befürchtet wurde, dass sie von potenziellen Opfern, die vorübergehend künstlich unterstützte Beatmung benötigen, zahlenmäßig unterlegen sind.[6][7][8][9]

Design und Funktion[edit]

Eisenlungenzylinder (schwarz), Patientenkopf durch verschlossene Öffnung freigelegt. Das Zwerchfell (gelb) fährt mechanisch aus / ein, variiert den Luftdruck im Zylinder und bewirkt, dass sich die Brust des Patienten ausdehnt (einatmen) (oben) und zusammenzieht (ausatmen) (unten).

Die eiserne Lunge ist typischerweise ein großer horizontaler Zylinder, in den eine Person gelegt wird, deren Kopf aus einem Loch im Ende des Zylinders herausragt, so dass sich ihr Kopf (insbesondere Nase und Mund) außerhalb des Zylinders befindet und Umgebungsluft ausgesetzt ist und der Rest ihres Körpers ist im Zylinder versiegelt, wo der Luftdruck kontinuierlich auf und ab bewegt wird, um die Atmung zu stimulieren.[1][2][3][10][11]

Um das Einatmen des Patienten zu bewirken, wird Luft aus dem Zylinder gepumpt, wodurch ein leichtes Vakuum entsteht, das dazu führt, dass sich Brust und Bauch des Patienten ausdehnen (Luft von außerhalb des Zylinders durch die freiliegende Nase oder den Mund des Patienten in die Lunge ziehen). Damit der Patient ausatmen kann, wird die Luft im Zylinder leicht komprimiert (oder dem Raumdruck ausgeglichen), wodurch Brust und Bauch des Patienten teilweise kollabieren und Luft aus der Lunge gedrückt wird, während der Patient den Atem ausatmet durch ihren freiliegenden Mund und Nase außerhalb des Zylinders.[1][2][3][10][11]

Beispiele für das Gerät sind das Drinker-Beatmungsgerät, das Emerson-Beatmungsgerät und das Both-Beatmungsgerät. Eisenlungen können entweder manuell oder mechanisch angetrieben werden, werden jedoch normalerweise von einem Elektromotor angetrieben, der mit einer flexiblen Pumpmembran verbunden ist (üblicherweise gegenüber dem Ende des Zylinders vom Kopf des Patienten).[2] Es wurden auch größere “raumgroße” Eisenlungen entwickelt, die die gleichzeitige Beatmung mehrerer Patienten ermöglichen (wobei jeder Kopf aus versiegelten Öffnungen in der Außenwand herausragt), wobei im Inneren ausreichend Platz für eine Krankenschwester oder einen Atemtherapeuten vorhanden ist Zimmer, die Patienten zu betreuen.[2]

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Kleinere Einzelpatientenversionen der Eisenlunge umfassen die sogenannten Kürassventilator (benannt nach dem Kürass, einem Körperschutz mit Oberkörper). Das Kürass-Beatmungsgerät umschließt nur den Oberkörper oder die Brust und den Bauch des Patienten, funktioniert jedoch ansonsten im Wesentlichen genauso wie die ursprüngliche Eisenlunge in voller Größe. Eine leichte Variante des Kürass-Beatmungsgeräts ist das Mantelventilator oder Poncho oder Regenjacke Beatmungsgerät, bei dem ein flexibles, undurchlässiges Material (wie Kunststoff oder Gummi) verwendet wird, das über einen Metall- oder Kunststoffrahmen über dem Oberkörper des Patienten gespannt ist.[1][6][12][13]

Methode und Verwendung[edit]

Menschen atmen wie die meisten Säugetiere vorbei negativer Druck Atmung:[14] Der Brustkorb dehnt sich aus und das Zwerchfell zieht sich zusammen, wodurch sich die Brusthöhle erweitert. Dies führt dazu, dass der Druck in der Brusthöhle abnimmt und sich die Lunge ausdehnt, um den Raum zu füllen. Dies wiederum führt dazu, dass der Luftdruck in der Lunge abnimmt (er wird relativ zur Atmosphäre negativ) und Luft aus der Atmosphäre in die Lunge strömt: Einatmen. Wenn sich das Zwerchfell entspannt, geschieht das Gegenteil und die Person atmet aus. Wenn eine Person die Fähigkeit zur Kontrolle der beteiligten Muskeln ganz oder teilweise verliert, wird das Atmen schwierig oder unmöglich.

Erfindung und frühzeitige Anwendung[edit]

Erste Entwicklung[edit]

Eisenlunge aus den 1950er Jahren im Stadtmuseum Gütersloh. In Deutschland stehen weniger als ein Dutzend dieser Atemgeräte der Öffentlichkeit zur Verfügung.

Der englische Wissenschaftler John Mayow kam 1670 auf die Idee einer externen Unterdruckbeatmung. Mayow baute ein Modell, das aus einem Balg und einer Blase bestand, um Luft einzusaugen und auszutreiben.[15]

Das erste Unterdruckbeatmungsgerät wurde 1832 vom schottischen Arzt John Dalziel beschrieben. Einige Jahre später wurde der erfolgreiche Einsatz ähnlicher Geräte beschrieben. Zu den frühen Prototypen gehörte ein handbetriebener “Spirophore” mit Balgantrieb, der von Dr. Woillez aus Paris (1876) entworfen wurde.[16] und eine luftdichte Holzkiste, die Dr. Stueart aus Südafrika (1918) speziell für die Behandlung von Polio entwickelt hat. Stuearts Box war an Taille und Schultern mit Lehm versiegelt und von einem motorgetriebenen Balg angetrieben.[17]

Trinker und Shaw Tank[edit]

Das erste dieser weit verbreiteten Geräte wurde jedoch 1928 von Drinker und Shaw aus den USA entwickelt.[18] Die eiserne Lunge, die in den frühen Tagen oft als “Atemschutzgerät für Trinker” bezeichnet wurde, wurde von Philip Drinker (1894–1972) und Louis Agassiz Shaw Jr., Professoren für Arbeitshygiene an der Harvard School of Public Health, erfunden.[19][20][21][22] Die Maschine wurde von einem Elektromotor mit Luftpumpen von zwei Staubsaugern angetrieben. Die Luftpumpen veränderten den Druck in einer rechteckigen, luftdichten Metallbox und zogen Luft in die Lunge hinein und aus ihr heraus.[23]

Die erste klinische Anwendung des Drinker-Beatmungsgeräts bei einem Menschen erfolgte am 12. Oktober 1928 im Boston Children’s Hospital in den USA.[20][24] Das Thema war ein achtjähriges Mädchen, das infolge eines Atemversagens aufgrund von Polio fast tot war.[22] Ihre dramatische Genesung innerhalb von weniger als einer Minute nach dem Einsetzen in die Kammer trug zur Popularisierung des neuen Geräts bei.[21]

Variationen[edit]

Der Bostoner Hersteller Warren E. Collins begann in diesem Jahr mit der Produktion der Eisenlunge.[25][26] Obwohl es ursprünglich für die Behandlung von Opfern einer Kohlengasvergiftung entwickelt wurde, wurde es Mitte des 20. Jahrhunderts am bekanntesten zur Behandlung von Atemversagen durch Poliomyelitis eingesetzt.[19]

Der dänische Physiologe August Krogh konstruierte nach seiner Rückkehr nach Kopenhagen im Jahr 1931 von einem Besuch in New York, wo er die Trinkmaschine im Einsatz sah, das erste dänische Beatmungsgerät, das für klinische Zwecke entwickelt wurde. Kroghs Gerät unterschied sich von Drinkers darin, dass sein Motor mit Wasser aus den Stadtleitungen betrieben wurde. Krogh stellte auch eine Atemschutzmaskenversion her.[27]

1931 führte John Haven Emerson (5. Februar 1906 – 4. Februar 1997) eine verbesserte und kostengünstigere Eisenlunge ein.[28][29] Die Emerson-Eisenlunge hatte ein Bett, das nach Bedarf in den Zylinder hinein- und herausgleiten konnte, und der Tank hatte Portalfenster, durch die die Begleiter in Gliedmaßen, Laken oder heiße Packungen greifen und diese einstellen konnten.[23] Drinker und die Harvard University verklagten Emerson und behaupteten, er habe Patentrechte verletzt. Emerson verteidigte sich, indem er dafür eintrat, dass solche lebensrettenden Geräte für alle frei verfügbar sein sollten.[23] Emerson zeigte auch, dass jeder Aspekt der Patente von Drinker zu früheren Zeiten von anderen veröffentlicht oder verwendet worden war. Da eine Erfindung neu sein muss, um patentierbar zu sein, bedeutete die vorherige Veröffentlichung / Verwendung der Erfindung, dass sie nicht neu und daher nicht patentierbar war. Emerson gewann den Fall und die Patente von Drinker wurden für ungültig erklärt.

Die erste eiserne Lunge des Vereinigten Königreichs wurde 1934 von Robert Henderson, einem Arzt aus Aberdeen, entworfen. Henderson hatte in den frühen 1930er Jahren eine Demonstration des Drinker-Beatmungsgeräts gesehen und nach seiner Rückkehr nach Schottland ein eigenes Gerät gebaut. Vier Wochen nach dem Bau wurde das Henderson-Beatmungsgerät verwendet, um das Leben eines 10-jährigen Jungen aus New Deer, Aberdeenshire, zu retten, der an Poliomyelitis litt. Trotz dieses Erfolgs wurde Henderson gerügt, weil er heimlich Krankenhauseinrichtungen für den Bau der Maschine genutzt hatte.[30][31]

Beide Atemschutzmasken[edit]

Ein Atemschutzgerät für beide Kabinette, das 1943 zur Behandlung eines Patienten im 110. australischen Militärkrankenhaus verwendet wurde

Das Beatmungsgerät Both, ein Unterdruckbeatmungsgerät, wurde 1937 erfunden, als die australische Poliomyelitis-Epidemie sofort mehr Beatmungsgeräte zum Ausgleich von Atemlähmungen benötigte. Obwohl das Trinkermodell effektiv war und Leben rettete, wurde seine weit verbreitete Verwendung durch die Tatsache behindert, dass die Maschinen sehr groß, schwer (ungefähr 750 lbs), sperrig und teuer waren. In den USA kostete eine Maschine für Erwachsene 1930 etwa 2000 US-Dollar und 1936 2000 Pfund, die nach Melbourne geliefert wurden. Die Kosten in Europa betrugen Mitte der 1950er Jahre etwa 1500 Pfund. Folglich gab es in Australien und Europa nur wenige Trinkgeräte.[32]

Das South Australia Health Department bat die Adelaide-Brüder Edward und Don Both, eine kostengünstige “Eisenlunge” herzustellen.[33] Der biomedizinische Ingenieur Edward Both entwarf und entwickelte ein Atemschutzgerät aus Sperrholz, das ähnlich wie das Drinker-Gerät funktionierte, und fügte ein zweiventiliges Design hinzu, das einen vorübergehenden Zugang zum Körper des Patienten ermöglichte.[32] Der Both Respirator ist weitaus billiger in der Herstellung (nur 100 GBP) als die Trinkmaschine. Er wog auch weniger und konnte schneller konstruiert und transportiert werden.[32][34] Die Nachfrage nach den Maschinen war so groß, dass sie häufig von Patienten innerhalb einer Stunde nach der Produktion verwendet wurden.[35]

Eisen-Lungen-Display in Both-Nuffield im Thackray Medical Museum, Leeds. Bilder zeigen die Montage im Morris Motorwerk

Beide besuchten 1938 London während einer weiteren Polio-Epidemie und produzierten dort zusätzliche Atemschutzmasken, die die Aufmerksamkeit von William Morris (Lord Nuffield), einem britischen Automobilhersteller und Philanthrop, auf sich zogen. Nuffield, fasziniert von dem Design, finanzierte die Produktion von ungefähr 1700 Maschinen in seiner Autofabrik in Cowley und spendete sie an Krankenhäuser in allen Teilen Großbritanniens und des britischen Empire.[35] Bald konnten die Atemschutzgeräte von Both-Nuffield zu Tausenden zu einem Dreizehntel der Kosten des amerikanischen Designs hergestellt werden.[33] In den frühen 1950er Jahren gab es im Vereinigten Königreich über 700 Both-Nuffield-Eisenlungen, aber nur 50 Trinkgeräte.[36]

Polio-Epidemie[edit]

Mitarbeiter eines Krankenhauses in Rhode Island untersuchen 1960 einen Patienten in einem Beatmungsgerät für Eisen-Lungentanks während einer Polio-Epidemie in Rhode Island. Die Eisen-Lunge umhüllte die Brusthöhle in einer luftdichten Kammer, die zur Erzeugung eines Unterdrucks um die Brusthöhle verwendet wurde, wodurch dies verursacht wurde Luft in die Lunge, um den intrapulmonalen Druck auszugleichen

Reihen eiserner Lungen füllten die Krankenstationen auf dem Höhepunkt der Polioausbrüche in den 1940er und 1950er Jahren und halfen Kindern und einigen Erwachsenen mit Bulbarpolio und Bulbospinalpolio. Ein Polio-Patient mit einem gelähmten Zwerchfell verbringt normalerweise zwei Wochen in einer eisernen Lunge, während er sich erholt.[37][38]

Moderne Entwicklung und Nutzung[edit]

Polio-Impfprogramme haben neue Fälle von Poliomyelitis in den Industrieländern praktisch ausgerottet. Aus diesem Grund und aufgrund der Entwicklung moderner Beatmungsgeräte und der weit verbreiteten Anwendung der Trachealintubation und Tracheotomie ist die eiserne Lunge größtenteils aus der modernen Medizin verschwunden. 1959 benutzten in den USA 1.200 Menschen Atemschutzmasken, bis 2004 waren es nur 39.[37] Bis 2014 gab es nur noch 10 Menschen mit einer eisernen Lunge.[39]

Ersatz[edit]

Überdrucklüftungssysteme sind heute häufiger als Unterdrucksysteme. Überdruckbeatmungsgeräte blasen Luft durch Intubation durch die Atemwege in die Lunge des Patienten. Sie wurden zum ersten Mal im Blegdams-Krankenhaus in Kopenhagen, Dänemark, während eines Polio-Ausbruchs im Jahr 1952 eingesetzt.[1][40][41] Es erwies sich als Erfolg und löste bald die eiserne Lunge in ganz Europa ab.

Die eiserne Lunge hat heute einen marginalen Platz in der modernen Atemtherapie. Die meisten Patienten mit Lähmungen der Atemmuskulatur verwenden moderne mechanische Beatmungsgeräte, die mit Überdruck Luft in die Atemwege drücken. Diese sind im Allgemeinen wirksam und haben den Vorteil, dass sie die Bewegungen der Patienten oder die Fähigkeit der Pflegekräfte, die Patienten zu untersuchen, nicht so stark einschränken wie eine eiserne Lunge.

Fortsetzung der Nutzung[edit]

Trotz der Vorteile positiver Lüftungssysteme negativer Druck Die Beatmung ist eine wahrere Annäherung an die normale physiologische Atmung und führt zu einer normaleren Luftverteilung in der Lunge. Es kann auch unter bestimmten seltenen Bedingungen vorzuziehen sein,[1] B. das zentrale Hypoventilationssyndrom, bei dem ein Versagen der medullären Atmungszentren an der Basis des Gehirns dazu führt, dass Patienten keine autonome Kontrolle der Atmung haben. Mindestens eine gemeldete Polio-Patientin, Dianne Odell, hatte eine Wirbelsäulendeformität, die dazu führte, dass die Verwendung mechanischer Beatmungsgeräte kontraindiziert war.[42]

Es gibt Patienten, die heute noch die älteren Maschinen verwenden, oft zu Hause, obwohl es gelegentlich schwierig ist, die verschiedenen Ersatzteile zu finden.[43] Joan Headley von Post-Polio Health International sagte, dass am 28. Mai 2008 in den USA noch etwa 30 Patienten eine eiserne Lunge benutzten.[44] Diese Zahl kann ungenau niedrig sein; Allein in Houston lebten 2008 19 Patienten mit Eisenlungen zu Hause.[45]Martha Mason aus Lattimore, North Carolina, starb am 4. Mai 2009, nachdem sie 60 ihrer 72 Jahre in einer eisernen Lunge verbracht hatte.[46]

Am 30. Oktober 2009 wurde June Middleton aus Melbourne, Australien, in die Guinness-Buch der Rekorde Als die Person, die die längste Zeit in einer eisernen Lunge verbracht hat, starb sie im Alter von 83 Jahren, nachdem sie mehr als 60 Jahre in ihrer eisernen Lunge verbracht hatte.[47]

Im Jahr 2013 schätzten die Organisationen von Post-Polio Health International (PHI), dass es in den USA nur sechs bis acht Eisenlungenkonsumenten gab. Ab 2017 wusste der Geschäftsführer nichts davon. Es gab dann jedoch Presseberichte von mindestens drei (vielleicht den letzten drei)[48] Benutzer solcher Geräte,[49] Interesse bei der Makerspace-Community wie Naomi Wu wecken[50] bei der Herstellung der veralteten Komponenten, insbesondere der Dichtungen.[51] Ein anderer ist der pensionierte Anwalt Paul Alexander (74) aus Dallas.[52]

Covid-19 Pandemie[edit]

Als Reaktion auf die COVID-19-Pandemie entwickelten einige Unternehmen Anfang 2020 Prototypen neuer, leicht herstellbarer Versionen der Eisenlunge, um den dringenden globalen Mangel an modernen Beatmungsgeräten (die für Patienten mit fortgeschrittener, schwerer COVID-19-Krankheit erforderlich sind) zu beheben . Diese Entwicklungen umfassten:

  • Ein kompaktes, torsogroßes “Exovent”, das von einem Team in Großbritannien entwickelt wurde, zu dem die University of Warwick, das Royal National Throat Nose and Ear Hospital, die Marshall Aerospace and Defense Group, der Imperial College Healthcare NHS Trust sowie das Teams von Medizinern, Akademikern, Herstellern, Ingenieuren und Bürgerwissenschaftlern;[6][53]
  • Eine Eisenlunge in voller Größe, die in den USA von einem Team unter der Leitung von Hess Services, Inc. aus Hays, Kansas, entwickelt wurde.[8][9]

Siehe auch[edit]

Verweise[edit]

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Weiterführende Literatur[edit]

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Externe Links[edit]


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