DE19823606C2 - Verwendung von Perfluorcarbone in einem Atemgasgemisch sowie die Vorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung von Perfluorcarbonverbindungen in einem Atemgasgemisch nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung zur Verwendung von Perfluorcarbonverbindungen nach Anspruch 3.

In der Literatur werden unterschiedliche Atemgasgemische beschrieben, welche für unterschiedliche Anwendungen in der Medizin eingesetzt werden können. So geht beispielsweise aus der US 5,228,434-A ein Atemgasgemisch enthaltend Xenon, Sauerstoff und Helium hervor, welches in der Anästhesie eingesetzt werden soll.

Aus der US 5,733,939-A ist die Anwendung von gasförmigen Fluorcarbon­ verbindungen zusammen mit Atemgas bei Entzündungen speziell der Schleimhäute im Bereich der Lunge bekannt.

Aus der US 5,674,913-A sind verschiedene Perfluorverbindungen bekannt geworden, die zur Behandlung von Lungenerkrankungen eingesetzt werden.

Für die Behandlung von Lungenerkrankungen mit schweren Gasaustauschstörungen, insbesondere ARDS (Adult Respiratory Distress Syndrome) und Pneumonien, wurden bisher in der Praxis flüssige Perfluorcarbone in die Lunge eines Menschen bzw. Säugetiers eingebracht, und der Patient bzw. das Säugetier wurde währenddessen mittels eines konventionellen Beatmungsgerätes mit reinem Sauerstoff beatmet. Es wurde festgestellt, daß Perfluorcarbone prinzipiell in der Lage sind, den Gasaustausch, und insbesondere den O₂/CO₂-Austausch, in der Lunge wesentlich zu verbessern.

Ein grundlegendes Problem in der bisherigen klinischen Anwendung der flüssigen Perfluorcarbone für die Behandlung von Lungenerkrankungen mit schweren Gasaustauschsstörungen besteht jedoch in der bis jetzt nicht möglichen exakten Dosierung der flüssigen Perfluorcarbone. Für die Beatmung der teilweise flüssigkeitsgefüllten Lunge sind zudem erhöhte Beatmungsdrücke notwendig, wodurch wiederum unerwünschte Wirkungen beim Patienten induziert werden können.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Verwendung von Perfluorverbindungen in einem Atemgasgemisch für die Behandlung von Lungenerkrankungen und eine Vorrichtung zu deren Verwendung vorzuschlagen, um eine verbesserte, genaue und reproduzierbare Dosierung für die Behandlung von Lungenerkrankungen zu ermöglichen.

Die Lösung der Aufgabe erhält man für die Verwendung von Perfluorverbindungen in einem Atemgasgemisch mit den Merkmalen von Anspruch 1 und für eine Vorrichtung zu deren Verwendung mit den Merkmalen von Anspruch 3.

Anspruch 2 definiert eine vorteilhafte Ausbildung der Verwendung nach An­ spruch 1, die Unteransprüche 4 bis 7 definieren vorteilhafte Ausbildungen der Vorrichtung nach Anspruch 3.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß Perfluorcarbone mit ihren positiven Eigenschaften gezielt und reproduzierbar für die Behandlung von Lungenerkrankungen zum Einsatz kommen können.

Vollständig fluorierte, also wasserstofffreie Fluorkohlenstoffe, werden auch als perfluorierte Fluorkohlenwasserstoffe oder kurz als Perfluorcarbone (PFC) bezeichnet.

Diese Verbindungen sind sehr stabil und verhalten sich fast wie die Edelgase ähnlicher Masse. Vorteilhafte physiologische Eigenschaften wurden für Säugetiere berichtet, so daß der kontrollierte Einsatz auch beim Menschen wünschenswert ist.

Das verwendete Atemgasgemisch nach Anspruch 1 enthält einen Anteil aus gas- bzw. dampfförmigem Perfluorhexan und Sauerstoff mit 5 bis 40 Vol.% Perfluorhexan, bezogen auf den Anteil aus Perfluorhexan und Sauerstoff am Atemgasgemisch.

Nach Anspruch 2 beträgt der Anteil aus der Summe von Perfluorhexan und Sauerstoff im Atemgasgemisch etwa 20 bis im Extremfall 100 Vol.%, und der übrige Anteil von maximal etwa 80 Vol.% enthält eins oder mehrere der Gase Stickstoff, Stickstoffmonoxid und/oder ein oder mehrere Anästhesiegase oder Edelgase, insbesondere Xenon.

Wesentlich für die Erfindung ist, daß die verwendeten Perfluorcarbone gas- bzw. dampfförmig zum Einsatz kommen.

Neben den genannten Perfluorcarbonen können auch Perfluordekalin und Perfluoroctylbromid eingesetzt werden.

Aufgrund der physikochemischen Eigenschaften (Siedepunkt, Dampfdruck) eignet sich das Perfluorhexan bei üblichen Raumtemperaturen am besten zur Verdampfung und damit für die Verwendung gemäß vorliegender Erfindung:
Perfluorhexan weist nämlich ein ähnliches Verdampfungsverhalten wie die in der klinischen Praxis verwendeten Anästhetika auf.

Hieraus erwächst der große Vorteil, daß für eine Vorrichtung zur Verabreichung eines erfindungsgemäßen Atemgasgemisches Bauelemente verwendet werden können, die prinzipiell verfügbar sind und in aus der Anästhesie bekannten Konfigurationen zum Einsatz gelangen können.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Hilfe der einzigen Figur beschrieben:
Flüssiges Perfluorhexan 1 wurde mittels zwei in Reihe geschalteter, prinzipiell bekannter Verdunster 2, 3 für flüchtige, jedoch bei Raumtemperatur als Flüssigkeit vorliegende Narkosemittel verdampft.

Im vorliegenden Fall wurden nach dem Bypassprinzip arbeitende Verdunster 2, 3 eingesetzt. Hierbei wird ein Trägergas, vorliegend speziell Sauerstoff, in den bzw. die Verdunster 2, 3 geleitet, und aufgrund der Bypasskonstruktion kann die Aufteilung des Trägergasstromes in zwei Teilströme eingestellt werden, so daß ein mehr oder weniger großer Teilstrom den bzw. die Verdunster 2, 3 ungehindert durchströmt, während der andere Teilstrom in die mit dem flüssigen Perfluorhexan 1 gefüllte Verdunsterkammer geleitet wird. In dieser Verdunsterkammer sind der Dampfdruck bzw. die Sättigungskonzentration konstant, solange flüssiges Perfluor­ hexan 1 verfügbar und die Temperatur konstant ist.

Für die Temperaturkonstanz bzw. Temperaturkompensation sind verschiedene konstruktiv gestaltete Kompensationsmechanismen bekannt, so daß letztlich die Dosierung des verdampften Perfluorhexans nur vom Verhältnis der Teilströme abhängig ist, welches mit mechanischen Reglern bzw. Dosierventilen eingestellt wird. Die Teilströme werden - in Gasströmungsrichtung gesehen - hinter der Verdunsterkammer wieder zusammengeführt. Durch die Reihenschaltung von zwei oder mehr Verdunstern 2, 3 und gegebenenfalls durch eine zusätzliche Heizung in dem oder den Verdunstern 2, 3 ist es möglich, den Anteil von verdampftem Perfluorhexan im Sauerstoff/Perfluorhexan-Gemisch bis auf etwa 40 Vol.% zu erhöhen.

Das Gemisch aus verdampftem Perfluorhexan und Sauerstoff kann mit bis zu maximal 80 Vol.% mit einem oder mehreren der Gase Stickstoff, Stickstoffmonoxid und/oder einem oder mehreren Anästhesie- oder Edelgasen, insbesondere Xenon, gemischt werden, vorzugsweise in einer den Ver­ dunstern 2, 3 nachgeschalteten Gasdosiereinheit 4.

Im besonderen besteht das Atemgasgemisch, das letztlich dem Patienten P über eine Inspirationsleitung 5 eines Beatmungs- oder Anästhesiegerätes zugeleitet und über eine Exspirationsleitung 6 abgeleitet wird, nur aus den beiden Gaskomponenten Perfluorhexan und Sauerstoff.

Im beschriebenen Ausführungsbeispiel wird vorzugsweise eine infrarotoptische Meßzelle 7 zur Ermittlung der Konzentration des gasförmigen Perfluorhexans sowohl im inspiratorischen als auch im exspiratorischen Atemgasstrom verwendet. Dabei wird die Lichtabsorption bei einer oder mehreren stoffcharakteristischen infraroten Wellenlängen als Maß für die Konzentration des betreffenden Gases, hier Perfluorhexan, gemessen.

Die Dosierung mit Perfluorhexan/Sauerstoff kann kontrolliert beispielsweise so erfolgen, daß aufgrund von vorgegebenen Sollwerten einerseits die inspiratorische mit der exspiratorischen Perfluorhexan-Konzentration verglichen wird und in Abhängigkeit von der Differenz die inspiratorische Konzentration angepaßt wird, insbesondere über Dosierventile an den Verdunstern 2, 3. Alternativ kann die Beatmung mit einer fest eingestellten Perfluorhexan- Konzentration erfolgen, wobei die Konzentrationsmessung des gasförmigen Perfluorhexans zur Überwachung der Behandlung geschieht. Die Dosierung kann auch mittels einer zentralen Meß- und Regeleinheit 8 am Anästhesie- oder Beatmungsgerät vorgenommen werden. In diesem Fall werden die Meßsignale der Meßzelte 7 nach Vergleich mit vorgegebenen Sollwerten und in Abhängigkeit vom Beatmungsmuster für den Patienten P in der Meß- und Regeleinheit 8 in Regelsignale zur Einstellung der Perfluorhexan/Sauerstoff- Konzentration an den Verdunstern 2, 3 und gegebenenfalls zusätzlich zur Einstellung der Gasdosiereinheit 4 umgesetzt. Mittels der beschriebenen Atemgaszusammensetzung konnte bei damit beatmeten Patienten eine wesentlich verbesserte, kontrollierte Sauerstoffaufnahme der Lunge beobachtet werden bei gleichzeitiger Vermeidung der bisherigen Nachteile im Zusammenhang mit der flüssiges Perfluorhexan direkt in die Lunge applizierenden Methode.

Die absolute Dosierung pro Behandlung wird über die Parameter Körpergewicht, Dauer und Art der Beatmung sowie Perfluorhexan-Konzentration im inspiratorischen und exspiratorischen Gasvolumenstrom festgelegt bzw. bestimmt.

Claims (7)

1. Verwendung von Perfluorcarbonverbindungen in einem Atemgasgemisch, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Patienten verabreichte Atemgasgemisch einen Anteil aus Perfluorhexan und Sauerstoff mit 5 bis 40 Vol.% Perfluorhexan enthält, bezogen auf den Anteil aus Perfluorhexan und Sauerstoff.

2. Verwendung von Perfluorcarbonverbindungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil aus Perfluorhexan und Sauerstoff im Atemgasgemisch 20 bis 100 Vol.% des Atemgasgemisches beträgt, und der verbleibende Anteil von maximal 80 Vol.% eines oder mehrere der Gase Stickstoff, Stickstoffmonoxid und/oder ein oder mehrere Anästhesiegase oder Edelgase, insbesondere Xenon, enthält.

3. Vorrichtung zur Verwendung von Perfluorcarbonverbindungen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verdunstung des flüssigen Perfluorhexans (1) ein oder mehrere Verdunster (2, 3) in Reihe geschaltet sind, wobei dem oder den Verdunstern (2, 3) nachgeschaltet eine Gasströmungsverbindung zur Inspirationsleitung (5) eines Anästhesie- oder Beatmungsgerätes besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßzelle (7) zur Ermittlung der Konzentration des Perfluorhexans im Atemgasgemisch vorgesehen ist, wobei das Konzentrationssignal über ein oder mehrere Stellglieder an dem oder den Verdunstern (2, 3), insbesondere nach Vergleich mit zugehörigen Sollwerten, zur Einstellung der Perfluorhexankonzentration im Atemgasgemisch dient.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßzelle (7) zur Ermittlung der Konzentration des Perfluorhexans im Atemgasgemisch eine optische Meßzelle auf Basis der Infrarotabsorptionsspektroskopie ist, wobei diese sowohl zur Messung des Inspirationsgasgemisches in der Inspirationsleitung (5) als auch zur Messung des Exspirationsgasgemisches in der Exspirationsleitung (6) dient.

6. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine zentrale Meß- und Regeleinheit (8) über Stellglieder an dem oder den Verdunstern (2, 3) verfügt, um in Abhängigkeit von der Perfluorhexankonzentration im inspiratorischen und/oder exspiratorischen Atemgasgemisch die Perfluorhexan/Sauerstoff-Konzentration im inspiratorischen Atemgasgemisch einzustellen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie über eine zusätzliche Gasdosiereinheit (4) zur Dosierung eines oder mehrerer zusätzlicher Gase zum inspiratorischen Atemgasgemisch verfügt, wobei die Einstellung der Dosierung über die Meß- und Regeleinheit (8) erfolgt.