Geschichte des Spirometers: Von den antiken Wurzeln bis zur modernen Diagnostik

Überblick

Die Geschichte des Spirometer-Geräts zur Messung der Atmungsfähigkeit eines Patienten beginnt im antiken Rom. Ein englischer Chirurg entwickelte Mitte des 19. Jahrhunderts das erste voll funktionsfähige Spirometer, während er Schwarze Lunge (Kohlebergleute) und Tuberkulosepatienten behandelte. Er nannte diese Messung auch die „Vitalkapazität“ (die Kapazität zu leben) eines Patienten. Die Entwicklung des modernen Spirometers umfasst die Funktionalität des Geräts für verschiedene Anwendungen zur Diagnose und Behandlung von Atemwegs-, Herz- und anderen Leiden von Patienten.

Griechischer Arzt in Rom

Der griechische Arzt Claudius Galen, der im ersten Jahrhundert n. Chr. in Rom praktizierte, ließ einen jungen Jungen in eine Tierblase ein- und ausatmen, um das Luftvolumen der Lunge zu bestimmen. Weitere Dokumentationen solcher Studien kamen viele Jahrhunderte später.

James Jurin und Stephen Hales

Im frühen 18. Jahrhundert war James Jurin der erste Wissenschaftler, der genaue Luftmengen aufzeichnete, indem er in eine Blase blies. Innerhalb von Millimetern maß er die maximale Luftmenge, die jemand ausatmen kann. Fast ein Jahrzehnt später bestätigten Stephen Hales' Experimente Jurins Ergebnisse. Bekannt für seine Detailgenauigkeit und akribische Arbeitsethik, beeinflusste Hales die Notwendigkeit genauer Messungen in der Spirometrie. Seine Klärung der Atemgase in der Lunge trug weiter zur Entwicklung des Spirometers und seiner Verwendung bei.

John Hutchinsons Spirometer

Gegen Mitte der 1840er Jahre erkannte der Londoner Chirurg John Hutchinson, dass Lebensstil oder Beruf für den Gesundheitszustand eines Patienten entscheidend sind. Als Erfinder des Spirometers anerkannt, verstand er auch, dass Gesundheit bestimmte Patienten „Risiken“ für Krankheiten wie Herzerkrankungen, Lungenkrankheiten, Schlaganfall und Atemwegskrebs aussetzt. Seine Aufzeichnungen über die Verwendung seines Spirometers zur Messung der Vitalkapazität von mehr als 4.000 Personen setzten einen Präzedenzfall für die medizinische Welt im Verständnis der Prävention und Behandlung von Patienten. Hutchinsons Spirometer war eine geeichte Glocke, die er in Wasser umkehrte, um die ausgeatmete Luft der Lungen der Patienten einzufangen. Hutchinsons ursprüngliches Spirometer ist Teil der Medizin des 21. Jahrhunderts, mit nur geringfügigen Änderungen wie einer leichteren Glocke, Grafiken und Zeitanzeigern.

Abernathy

Das Verständnis des Sauerstoffabbaus in der Lungenfunktion ist für die Verwendung des Spirometers unerlässlich. Die Experimente des Arztes und Lehrers John Abernathy aus dem späten 18. Jahrhundert bewiesen, dass ausgeatmete Lungenluft immer weniger Sauerstoff enthält als eingeatmete Luft, weil der Körper den Sauerstoff verwenden muss, den er zum Funktionieren benötigt.

Beiträge des 19. Jahrhunderts

Experimente mit einem Gasometer ermöglichten es Sir Humphry Davy, Berechnungen des Sauerstoffverbrauchs anzustellen, die zu Kohlendioxidproduktion führen – eine der Hauptmessungen, die Bewegungssportler heute verwenden, um indirekt, aber genau die Energie zu bewerten, die im Körper eines Patienten verwendet wird. Forscher E. Kentish und Charles Turner Thackrah verwendeten ein umgedrehtes Glas in Wasser, um Atemwegsmengen und die Kraft der Exspirationsmuskeln zu bestimmen. Karl von Vierordt konzentrierte seine Experimente auf ausgeatmete Gase zur Entwicklung volumetrischer Parameter (Baselines für Mengen ausgeatmeter Gase). Noch heute in der modernen Spirometrie verwendet, umfassen Vierordts Parameter das Restvolumen (Mengen nach der Exspiration) und die Vitalkapazität. Diese Arten von Beiträgen des 19. Jahrhunderts ebneten den Weg für andere Verwendungen des Spirometers in der modernen Medizin.