DE10302310A1

DE10302310A1 - Verfahren und Anordnung zur Volumenreduktion der Lunge

Info

Publication number: DE10302310A1
Application number: DE10302310A
Authority: DE
Inventors: Lutz Freitag
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-01-20
Filing date: 2003-01-20
Publication date: 2004-07-29
Also published as: WO2004064885A2; WO2004064885A3; US20050061322A1; EP1587566A2

Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren und eine Anordnung zur Volumenreduktion der Lunge eines Patienten. Ein Bronchialkatheter (2) wird in ein überblähtes Lungenareal eingeführt und von dort mittels einer Absaugvorrichtung (3) Luft abgesaugt. Anschließend wird der zuführende Segmentbronchus verschlossen. Erfindungsgemäß wird die Spontanatmung des Patienten durch Sensoren (5) erfasst und die Absaugung der Luft synchron mit dem Einatmungsvorgang des Patienten durchgeführt. Um ein Kollabieren des zuführenden Segmentbronchus zu vermeiden, ist ein Druckerzeuger vorgesehen, mit dem der zuführende Segmentbronchus synchron zur Absaugung durch einen Druckgasimpuls aufgeweitet werden kann. Der Druckerzeuger kann in Abhängigkeit vom abgesaugten Luftstrom aktiviert werden, welcher mit einer Messvorrichtung überwacht wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Volumenreduktion der Lunge eines Patienten, der an einem Lungenemphysem leidet.
Ein Lungenemphysem ist allgemein ausgedrückt eine Überblähung des Lungengewebes. Es bildet sich dadurch, dass Lungenbläschen und kleinste Endbronchien zerplatzen und zugrunde gehen, so dass anstelle vieler kleiner Lungenbläschen wenige große Blasen, regelrechte Säcke, entstehen. Dies führt zu einer Verminderung der Oberfläche für den Gasaustausch. Damit ist die Möglichkeit zur Sauerstoffaufnahme und zur Kohlensäureabgabe geringer geworden. Es kommt zu Atemnot schon bei kleinsten körperlichen Anstrengungen.
Durch den Verlust der Bläschenstruktur verändert das Atmungsorgan seine Elastizität und Dehnbarkeit. Diese sind aber Voraussetzung für eine ungestörte Atmung. Die bei tieferer Einatmung stark gedehnte Lunge zieht sich beim Nachlassen des Muskelzugs ganz von selbst durch ihre Elastizität wieder zusammen. Das funktioniert bei einem Emphysem nicht mehr, zumindest nicht mehr ausreichend. Nach der Einatmung bleibt die Lunge groß und gefüllt mit Luft. Die Ausatmung wird be- oder sogar verhindert. Die verbrauchte Atemluf verbleibt größtenteils im Brustkorb und es kann keine neue frische Luft eingeatmet werden. Der Betroffene befindet sich im Extremfall in einem dauernden Einatmungszustand. In Ruhe lässt sich das kompensieren. Bereits bei kleineren Belastungen aber tritt Kurzatmigkeit, bald auch ein regelrechtes Luftnotgefühl auf, das typische Krankheitszeichen eines Lungenemphysems.
Durch die US 6,287,290 B1 zählt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Stand der Technik, bei der ein überblähtes Lungenareal über einen Bronchialkatheder mittels einer Absaugvorrichtung im Volumen reduziert wird. Anschließend wird ein Stopfen oder ein Stent in den zuführenden Segmentbronchus eingesetzt. Bei dieser Methode geht man von der Vorstellung aus, dass bei der teilweise massiven Überblähung im Brustraum eine Entlastung eintritt, wenn der betroffene Teil der Lunge stillgelegt wird. Die Lunge ist dann zwar kleiner, gewinnt aber an Bewegungsfreiheit.
In der Praxis hat sich jedoch herausgestellt, dass es oft nicht möglich ist, die Luft aus dem Emphysemareal abzusaugen. Die Ursache hierfür ist darin zu sehen, dass nicht nur das eigentliche Lungengewebe vom Emphysem betroffen ist, sondern auch die zuführenden Atemwege. Auch sie werden im Krankheitsverlauf schlaffer und verlieren ihre hartgummiartige Beschaffenheit. Beim Absaugvorgang kommt es durch den Unterdruck zu einem Kollabieren des zuführenden Segmentbronchus. Durch den dynamischen Kollaps des Segmentbronchus wird die Absaugung erschwert, meist sogar vollkommen verhindert.
Der Erfindung liegt daher ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, das Verfahren zur Volumenreduktion der Lunge anwendungstechnisch zu verbessern, eine behandlungsgerechte Absaugung eines überblähten Lungenareals zu ermöglichen und eine entsprechende Anordnung hierfür zu schaffen.
Kern der Erfindung bildet die Überlegung, das Kollabieren des zuführenden Segmentbronchus bzw. des Lungengewebes im Zeitpunkt der Absaugung zu verhindern bzw. umgekehrt die Absaugung nicht durchzuführen, wenn ein Kollaps eintritt.
Eine erste Lösung des verfahrensmäßigen Teils der Aufgabe besteht in einem Verfahren gemäß Patentanspruch 1. Hierbei wird ein Bronchialkatheter in ein überblähtes Lungenareal eingeführt und von dort Luft mittels einer Absaugvorrichtung abgesaugt. Während der Behandlung wird die Spontanatmung des Patienten erfasst. Dies kann manuell, vorzugsweise jedoch mittels geeigneter Sensoren und Messeinrichtungen erfolgen. Synchron mit dem Einatmungsvorgang des Patienten wird die Absaugung der Luft aus dem Emphysem durchgeführt. Die Erfindung macht sich hierbei die Eigenschaft zu eigen, dass die Lunge beim Einatmungsvorgang gedehnt wird. Die Lunge zieht die Bronchien auseinander. Das Phänomen wird als Interdependenz bezeichnet. Genau in diesem gedehnten Zustand wird erfindungsgemäß die Absaugung durchgeführt. Hierdurch kann ein Kollabieren der umliegenden Atemwege bei Anlage eines Unterdrucks vermieden werden.
Eine zweite verfahrensmäßige Lösung ist in Patentanspruch 2 aufgezeigt. Danach wird synchron zur Absaugung der Luft der zuführende Segmentbronchus durch einen Druckgasimpuls aufgeweitet. Durch einen gezielten Druckgasstoß werden die dem distalen Ende des Bronchialkatheter benachbarten Atemwege aufgeweitet und während des Absaugvorgangs offen gehalten. Zweckmäßigerweise wird immer dann, wenn ein Kollaps der Atemwege festgestellt wird, ein kurzer Überdruckimpuls aufmoduliert. Durch Beaufschlagung mit dem Druckgas entstehen umgekehrte kurze Druckspitzen. Hierdurch wird genau im Zeitpunkt eines Kollapses der Bronchus geweitet. Dies ermöglicht das Durchführen der gewünschten Absaugung.
Als Druckgas können beispielsweise Druckluft, Heliox oder Sauerstoff eingesetzt werden. Als besonders geeignet erscheint Heliox, da dieses Gas niedrig viskos ist und demzufolge sehr schnell fließt.
Besonders vorteilhaft ist ein Verfahren, bei dem die Maßnahmen der Patentansprüche 1 und 2 kombiniert werden. Zweckmäßigerweise wird die Spontanatmung des Patienten sensorisch erfasst und die Absaugung der Luft in Abhängigkeit hiervon gesteuert, wie dies Patentanspruch 3 vorsieht.
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Vorgehensweise lässt einen wesentlich besseren Absaugvorgang bei einem Lungenemphysem erwarten. Nachdem das überblähte Lungengewebe entleert und zusammengezogen ist, wird der entsprechende zuführende Segmentbronchus mit geeigneten Mitteln verschlossen. Hierfür stehen verschiedene Implante wie Stents oder Stopfen zur Verfügung.
Eine erste gegenständliche Lösung des der Erfindung zugrundeliegenden Problems ist in einer Anordnung gemäß den Merkmalen von Patentanspruch 4 zu sehen. Hierbei sind Sensoren zur Erfassung der Spontanatmung des Patienten vorgesehen, die mit einer Steuereinheit zur Aktivierung der Absaugvorrichtung in Verbindung stehen. Die Erfassung der Spontanatmung kann verschiedenartig vorgenommen werden. Denkbar ist beispielsweise eine Schall- oder Flussmessung an Mund oder Nase des Patienten oder am Bronchialkatheter. Auch kann die Thoraximpedanz oder die Brustkorbausdehnung elektrisch gemessen werden und als Steuersignal verwendet werden. Schließlich kann durch Bildauswertung des Bronchoskopiebildes der Dehnungszustand der Bronchien ermittelt werden. Nur bei Dehnung (offen) erfolgt eine Absaugung.
Bei der in Patentanspruch 5 charakterisierten Anordnung umfasst diese einen Druckerzeuger mit einer zugeordneten Ventileinheit. Die Anordnung wird zeitlich so gesteuert, dass synchron zur Absaugung der Luft und/oder bei Feststellen eines Druckabfalls die Lunge bzw. der zuführende Segmentbronchus mit einem Druckgasimpuls beaufschlagt werden kann.
Eine besonders vorteilhafte Anordnung umfasst ferner eine Messvorrichtung zur Überwachung der abgesaugten Luft (Patentanspruch 6). In Abhängigkeit vom abgesaugten Luftstrom ist der Druckerzeuger aktivierbar. Dies kann immer dann erfolgen, wenn kein Fluss bzw. Luftstrom mehr registriert wird bzw. der abgesaugte Luftstrom unter einen vorgebbaren Grenzwert fällt. Durch den Druckgasimpuls wird der zuführende Segmentbronchus dann aufgeweitet, so dass der Absaugvorgang durchgeführt werden kann.
Wie bereits erwähnt, ist ein Ansatz der Erfindung, den Absaugvorgang nicht durchzuführen, wenn der betroffene Segmentbronchus kollabiert bzw. im Falle eines Kollaps das Volumen durch einen Druckgasstrom aufzuweiten. Zur Ermittlung der Ist-Situation im Körper während der Behandlung kann auch in situ ein Bild aufgenommen werden. Hierzu ist gemäß den Merkmalen von Patentanspruch 7 eine Bildaufzeichnungseinheit Bestandteil der Anordnung, die mit einer Datenverarbeitungseinheit zur Ansteuerung des Druckerzeugers verknüpft ist. Zweckmäßigerweise wird die bildliche Szene fortlaufend erfasst. Die Bildinformationen werden dann in digitale Signale umgewandelt und gegebenenfalls nach einer Kontrastverstärkung zur Auswertung des Zustands im Lungenareal herangezogen. Hierdurch kann ein Kollaps bzw. ein anstehender Kollaps ermittelt werden und zeitgerecht abgestimmt hierzu ein Druckgasstoß generiert werden.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
1 schematisch eine Anordnung zur Volumenreduktion der Lunge während der Behandlung eines Patienten;
2 technisch vereinfacht eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung;
3 ein Diagramm mit der Darstellung des Zeitablaufs und der Abstimmung zwischen Atmungsvorgang und Absaugung;
4 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Volumenreduktion einer Lunge und
5 eine Diagrammdarstellung mit dem zeitlichen Ablauf einer Absaugung.
1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Anordnung zur Volumenreduktion der Lunge L eines Patienten, der an einem Lungenemphysem leidet, während der Behandlung. Das vom Emphysem betroffenen Lungenareal ist mit E bezeichnet. Die Anordnung ist vom grundsätzlichen Aufbau aus der 2 zu entnehmen.
Die Anordnung umfasst ein Bronchoskop 1 mit einem Bronchialkatheter 2, der mit einer Absaugvorrichtung 3 in Verbindung steht. Der Bronchialkatheter 2 wird in das überblähte Lungenarerial eingeführt. Dort kann das distale Ende 4 des Bronchialkatheters 2 mittels geeigneter, hier nicht dargestellter Blocker gegenüber der umliegenden Gefäßwand abgedichtet werden. Mittels am Brustkorb des Patienten befestigter Sensoren 5 wird die Spontanatmung des Patienten durch eine Thoraximpedanz-Messung erfasst. Die von den Sensoren 5 aufgenommenen Messwerte werden in einer Bestandteil der Absaugvorrichtung 3 bildenden Steuer- und Kontrolleinheit 6 rechnergestützt ausgewertet und zur Steuerung des Absaugvorgangs herangezogen (Linie a). In der 1 ist ferner angedeutet, dass die Überwachung der Atmung des Patienten auch durch einen Schallmesssensor 7 und/oder einen Sensor 8 an der Nase des Patienten beispielsweise mittels Induktanz-Respirometrie durchgeführt werden kann. Die Sensoren 7 und 8 stehen mit der Steuer- und Kontrolleinheit 6 in Verbindung (Linien b und c). Des Weiteren erkennt man eine Bilderfassungseinheit 9 in Form einer Videokamera am Bronchoskop 1, die ebenfalls mit der Steuer- und Kontrolleinheit 6 gekoppelt ist (Linie d). Mit der Bildaufzeichnungs einheit 9 kann eine optische Erfassung der Ist-Situation des zu behandelnden Lungenareals durchgeführt werden.
Beim Einatmen dehnt sich die Lunge. Hierbei wird auch der zum Emphysem E führende Segmentbronchus 10 durch die untereinander verbundenen Bronchien geweitet. Diese Elastizität der Bronchien und die Verbindung untereinander ist in der 1 schematisch durch die Federn 1 (Interdependenz) angedeutet. Zur Vermeidung, dass der Segmentbronchus 10 bei Anlegen eines Unterdrucks U kollabiert, wird die Absaugung der Luft synchron mit dem Einatmungsvorgang des Patienten durchgeführt. Das bedeutet immer dann wenn der Patient einatmet und infolge dessen die Lunge L und der zugeführte Segmentbronchus 10 gedehnt sind, wird ein Absaugventil 11 (siehe 2) der Absaugvorrichtung 3 geöffnet, so dass im Zuge des Einatmenrhythmus die Absaugung der Luft aus dem Emphysemareal durchgeführt wird.
Der Zeitablauf und die Abstimmung zwischen Atmungsvorgang und Absaugung ist anhand des Diagramms der 3 verdeutlicht.
Die obere Bildsequenz zeigt Ist-Bilder (1–8) der endoskopisch aufgenommenen Situation im zuführenden Segmentbronchus 10.
Der obere Kurvenverlauf K1 gibt den Atmungsvorgang wieder, wobei die mit EV gekennzeichneten Kurvenabschnitte den Einatmungsvorgang und die mit AV gekennzeichneten Kurvenabschnitte den Ausatmungsvorgang darstellen. Die mittlere Kurve KZ stellt die Ansteuerung des Absaugventils 11 mit den Schaltzuständen Ein/Aus dar. Die untere Kurve K3 zeigt den Druckverlauf bei der Absaugung.
Man erkennt, dass beim Einatmungsvorgang EV das Absaugventil 11 geöffnet ist. Der Segmentbronchus 10 ist in dieser Phase (Bild 1 und 2 der Endoskopiesequenz) geöffnet. Mit beginnender Ausatmung kollabiert der Segmentbronchus 10. In Bild 3 der Endoskopiesequenz setzt dieser Vorgang ein. In Bild 4 ist der Segmentbronchus 10 geschlossen. Mit beginnendem Kollaps wird das Absaugventil 11 geschlossen. Dies erkennt man in der Kurve K2. Im Rhythmus mit dem neu einsetzenden Einatmungsvorgang EV gemäß Bild 5 und 6 der Endoskopiesequenz wird das Absaugventil 11 geöffnet. Es liegt dann der Unterdruck U von 5 mbar an, wie in der Kurve K3 angegeben, an und die Absaugung wird durchgeführt.
Auch die in der 4 dargestellte Anordnung umfasst ein Bronchoskop 1 mit einem Bronchialkatheter 2 und eine Absaugvorrichtung 3. Das Saugventil der Absaugvorrichtung 3 ist wiederum mit 11 bezeichnet. Man erkennt, dass in die Anordnung ein Druckerzeuger 12 mit zugeordneter Ventileinheit 13 integriert ist. Dieser dient zur Beaufschlagung der Lunge L bzw. des Segmentbronchus 10 (vgl. 1) mit einem Druckgasimpuls G. Der Druckgasimpuls G wird synchron zur Absaugung der Luft aufgegeben. Hierdurch wird der zuführende Segmentbronchus 10 aufgeweitet so dass dessen Volumen während der Absaugung aufrecht erhalten bleibt. Ein Zusammenfallen wird vermieden und der Absaugvorgang erfolgreich durchgeführt werden. Die Zuschaltung des Druckerzeugers 12 erfolgt über ein Steuerventil 14, welches die Absaugvorrichtung 3 und den Druckerzeuger 12 verknüpft. Die zu- bzw. abführenden Leitungen sind in der 4 allgemein mit 15 und 16 bezeichnet.
Bei dem in dem Diagramm gemäß 5 dargestellten zeitlichen Ablauf zeigen die Kurven K4, K5 und K6 den Schaltzustand Ein/Aus des Steuerventils 14, der Ventileinheit 13 und des Absaugventils 11 dar. Die untere Kurve K7 zeigt den Druck im Segmentbronchus 10.
Bestandteil der Anordnung ist eine Messvorrichtung zur Überwachung der abgesaugten Luft. Wenn die Messvorrichtung keinen Fluss bzw. Absaugstrom registriert, wird der Druckerzeuger 12 angesteuert und ein kurzer Druckgasstoss in den zuführenden Segmentbronchus 10 gegeben, so dass dieser aufgeweitet wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird die Insitu-Situation im Segmentbronchus optisch mittels der optischen Bilderfassungseinheit 9 überwacht und ein Bild hiervon aufgenommen. Durch Auswertung der aufgenommenen Bildsignale wird ein Kollaps bzw. ein drohender Kollaps erkannt und entsprechend der Druckerzeuger 12 angesteuert, so dass dem Kollaps vorgebeugt werden kann.

1: Bronchoskop
2: Bronchialkatheter
3: Absaugvorrichtung
4: distales Ende v. 2
5: Sensor
6: Steuer- und Kontrolleinheit
7: Mundsensor
8: Nasensensor
9: Bilderfassungseinheit
10: Segmentbronchus
11: Absaugventil
12: Druckerzeuger
13: Ventileinheit
14: Steuerventil
15: Leitung
16: Leitung
E: Emphysem
I: Interdependenz
G: Druckgasimpuls
L: Lunge
U: Unterdruck
AV: Ausatmungsvorgang
EV: Einatmungsvorgang
K1: Kurve
K2: Kurve
K3: Kurve
K4: Kurve

Claims

Verfahren zur Volumenreduktion der Lunge eines Patienten, bei dem ein mit einer Absaugvorrichtung (3) in Verbindung stehender Bronchialkatheter (2) in ein überblähtes Lungenareal eingeführt und dort Luft abgesaugt wird, wonach der zuführende Segmentbronchus verschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Spontanatmung des Patienten erfasst und die Absaugung der Luft synchron mit dem Einatmungsvorgang des Patienten durchgeführt wird.
Verfahren zur Volumenreduktion der Lunge eines Patienten, bei dem ein mit einer Absaugvorrichtung (3) in Verbindung stehender Bronchialkatheter (2) in ein überblähtes Lungenareal eingeführt und dort Luft abgesaugt wird, wonach der zuführende Segmentbronchus verschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass synchron zur Absaugung der Luft der zuführende Segmentbronchus durch einen Druckgasimpuls aufgeweitet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spontanatmung des Patienten sensorisch erfasst und die Absaugung der Luft in Abhängigkeit hiervon gesteuert wird.
Anordnung zur Volumenreduktion der Lunge eines Patienten, welche einen in die Lunge eines Patienten einführbaren Bronchialkatheter (2) umfasst, der mit einer Absaugvorrichtung (3) für Luft aus einem überblähten Lungenareal in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass Sensoren (5) zur Erfassung der Spontanatmung des Patienten vorgesehen sind, die mit einer Steuer- und Kontrolleinheit (6) zur Aktivierung der Absaugvorrichtung (3) in Verbindung stehen.
Anordnung zur Volumenreduktion der Lunge eines Patienten, welche einen in die Lunge eines Patienten einführbaren Bronchialkatheter (2) umfasst, der mit einer Absaugvorrichtung (3) für Luft aus einem überblähten Lungenareal in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckerzeuger (12) mit zugeordneter Ventileinheit (13) zur Beaufschlagung der Lunge mit einem Druckgasimpuls vorgesehen ist.
Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Messvorrichtung zur Überwachung der abgesaugten Luft vorgesehen ist und der Druckerzeuger (12) in Abhängigkeit vom abgesaugten Luftstrom aktivierbar ist.
Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bilderfassungseinheit (9) zur optischen Erfassung der In-Situ-Situation des zu behandelnden Lungenareals vorgesehen ist, welche mit einer Datenverarbeitungseinheit zur Ansteuerung des Druckerzeugers (12) verknüpft ist.