Geschiedenis van de Spirometrie - Deel V
Karl von Vierordt
1844
A.B Maddock, publiceerde in de Lancet een brief aan de redacteur over zijn 'Pulmometer', "die ik [Maddock] extreem nuttig vond om de kracht van de longen in verschillende omstandigheden vast te stellen..."
" ... Het principe van de machine was eerst voorgesteld door Mijnheer Abernethy zaliger". Maddock vermelde Thrackrah en Kentish niet.
Een expirator was dan weer een ander toestel, dat in 1840 gebruikt werd door Karl von Vierordt. Vierordt focuste zich op uitgeademde gassen en door zijn experimenten was hij in staat om zeer juiste berekeningen van bepaalde volumetrische parameters te presenteren. Deze parameters, inclusief het residuele volume en de vitale capaciteit, worden nog steeds gebruikt in de moderne spirometrie.
Zonder over een laboratorium te beschikken hield Karl von Vierordt zich bezig met de fysiologie van de ademhaling en slaagde hij erin fundamentele kennis te verzamelen op het vlak van ademhaling en koolzuurafscheiding. Hij toonde aan dat meer koolstofdioxide wordt uitgeademd bij hyperventilatie, meer bepaald het aantal ademhalingen die de CO2 regelen. Vierordt publiceerde zijn boek 'Physiologie des Athmens mit besonderer Rücksicht auf die Auscheidung der Kohlensäure'. Hoewel Vierordts' grootste interesse in de vaststelling van uitgeademde gassen lag, deed hij reeds zeer exacte vaststellingen van volumetrische parameters. Voor zijn experimenten gebruikte hij een 'Expirator'. Vierordt benutte al enkele parameters die vandaag in de moderne spirometrie nog steeds gebruikt worden, zoals het residuele volume (Rückständige Luft), vitale capaciteit (vitales Atmungsvermögen), expiratoir reservevolume (zurückbehaltene Luft), tidaal volume (Atmungsluft), inspiratoir reservevolume (Ergänzungsluft).
John Hutchinson
Alle spirometrische metingen tot nog toe werden in individuele en kleine groepjes gedaan en ze verbleken naast het mamoetwerk van John Hutchinson (1811–1860), wiens bijdragen in dit domein meer dan 100 jaar ongeëvenaard bleven. Hutchinson werd in 1811 in Newcastle upon Tyne (UK) geboren en bekwaamde zich in de Geneeskunde in London.
John Hutchinson publiceerde zijn artikel over zijn waterspirometer zoals die vandaag, met slechts kleine aanpassingen, nog steeds gebruikt wordt (de belangrijkste hedendaagse aanpassingen zijn het toevoegen van grafische en tijdopname toestellen en het verminderen van het gewicht van de klok). Hij vond de spirometer uit om de vitale capaciteit te meten, waarvan hij dacht dat het een krachtige indicator was van lange levensduur. Zijn spirometer bestond uit een, in water omgekeerde, gecalibreerde klok, die de uitgeademde lucht uit de longen opving. Hutchinson's uitvinding werd aanvankelijk uitgeroepen tot: “… wij hebben geen twijfel in het registreren van onze bedachtzame opinie, dat het één van de meest waardevolle bijdragen is tot de fysiologische wetenschap die we de laatste tijd zijn tegengekomen. Bij alle verdere onderzoeken over het fenomeen van het respiratoire proces, moet de naam van Mr. Hutchinson eervolle vermelding krijgen.”
John Hutchinson en zijn spirometer
Hutchinson wordt soms omschreven als de uitvinder van de spirometer en de eerste die de VC mat, maar zoals eerder aangehaald is geen van beide claims correct. Hij was zelfs niet de eerste om metingen van patiënten met een longziekte te rapporteren, maar hij stelde de spirometrie wel in als een belangrijke klinisch hulpmiddel.
de spirometer van Hutchinson
Hij breidde het werk van Thackrah over de variaties in de verschillende beroepen in ruime mate uit. Hij publiceerde op grote schaal en zijn “magnum opus” (1846), van meer dan 120 pagina’s, bevat een overvloed aan informatie en observaties die vandaag nog altijd relevant zijn. De gezonde proefpersonen die hij bestudeerde waren “zeevaarders, brandweermannen, politie agenten, bedelaars, ambachtslieden, soldaten, drukkers, brouwersknechten, boksers en worstelaars, reuzen en dwergen, edellieden, meisjes en zieke gevallen”, wat aanduidt dat Hutchinson heel goed wist hoe vitale capaciteit aan gezondheid gelinkt was.
Meer specifiek stelde hij ‘het is nuttig risicopatiënten te identificeren voor meerdere ziektes, met inbegrip van chronisch obstructief longlijden, longkanker, hartaanval en stroke’. Zijn veeleisende observaties leerden hem dat de vitale capaciteit bij normale proefpersonen recht evenredig is met de lengte en omgekeerd evenredig met de leeftijd. Gewicht had een heel miniem effect op de vitale capaciteit, maar hij observeerde dat de vitale capaciteit zachtjesaan verminderde na een uitgebreide maaltijd. In zijn eerste artikel, gepubliceerd in 1846, rapporteerde hij over metingen bij 2.130 individuën, overleden patiënten mee inbegrepen. Meteen na hun overlijden ging Hutchinson naar het lijkenhuisje en bracht hij een endotracheale tube met een plugkraan in in de trachea, waarna hij het lijk opblies met een blaasbalg tot er geen lucht meer bijkon. Daarna loste hij de luchtstroom in zijn spirometer door de plugkraan te openen. De longen en de thorax ledigden zich door de elastische reactie. Dit was uieraard niet de volledige FVC, maar iets dat er dicht tegenaan leunde. De longen ledigden zich tot hun minimaal volume, een functie van het residueel volume. In die eeuw vierde tuberculose hoogtij in Europa. Hutchinson herkende dat fibrotische complicaties als gevolg van tuberculose resulteerden in een verminderde vitale capaciteit en vroege dood. Gelijkaardige observaties maakte hij bij hartfalen en bij koolputters. Onvermijdelijk voor die tijd leden zijn patiënten aan tuberculosis (TB). Hutchinson toonde aan dat de VC-meting inderdaad veel precieser was voor het opsporen van TB dan auscultatie via een stethoscoop, door Laennec zo’n 30 jaar eerder uitgevonden. Dit was 50 jaar voor de introductie van de radiograaf en 40 jaar voordat Robert Koch de tuberculose bacil ontdekte.
Hij verfijnde de met water gevulde spirometer voor dagelijks gebruik, hij documenteerde de normale variaties van VC met leeftijd, geslacht en lichaamslengte, zoals nu nog altijd gebruikt wordt, en hij toonde de duidelijke reductie aan van de VC, zelfs bewijsbaar bij aanvang van de ziekte.
de relatie tussen VC (gemiddelde gegeven op de bodem in cubic inches) en lengte (in feet en inches)
bij gezonde en zieke mensen - Hutchinson 1846
In de jaren 1830 en 1840, practiseerde hij als medisch schade expert voor de Britannia Life Assurance Company; gedurende die periode verzamelde hij een enorm aantal (> 4.000) VC metingen van gezonde proefpersonen en patiënten met een longziekte. Hij was ervan overtuigd dat de vitale capaciteit moest gebruikt worden in de statistische voorspellingen voor personen die een levensverzekering kochten. Spijtig genoeg vertrouwt de verzekeringsindustrie zelfs vandaag nog meer op de lintmeter dan op de spirometer! Waarschijnlijk omwille van het meer uitgebreide werk met een spirometrie.
In 1850 werd Hutchinson benoemd tot assistent arts van het nieuw geopende Brompton Hospital for Consumption in Londen, waar hij slechts een korte tijd verbleef, alvorens hij zijn vrouw verliet en naar Australië emigreerde. Hij werkte er als huisarts in de pas ontdekte goudvelden. Een van de speculaties is dat hij tuberculose had en genezing zocht via een lange zeereis met een overvloed aan frisse lucht en zonneschijn, een gebruikelijke methode in die eeuw om tuberculose te genezen. Andere speculaties gingen dan weer over alcoholmisbruik. In Australië gaf hij het gebruik van zijn spirometer op. Tien jaar later verhuisde hij naar de Fiji eilanden, waar hij op 50-jarige leeftijd overleed waarschijnlijk als slachtoffer van een moord. De autopsie vertoonde geen tekenen van tuberculose en er werd geen evidentie van leverlijden gevonden.
Hoewel het werk van Hutchinson werd toegejuicht toen hij in Londen werkte, scheen het niet op grote schaal aanvaard te worden en na zijn vertrek uit het Brompton Hospital, publiceerde één van zijn voormalige collega’s inderdaad een gedetailleerde kritiek op de ‘dwalingen’ van de spirometer. In 1875, in een case report van het Brompton Hospital gepubliceerd in The Lancet, werd gesteld dat “de spirometer recent niet veel meer gebruikt werd in het Brompton Hospital gezien deze toestellen een groot deel opleiding vragen van de zijde van de patiënt, vooral bij nerveuze vrouwen”. Het toestel van Hurchinson werd in Londen of elders niet algemeen aanvaard en is nog steeds niet aanwezig in de meeste dokterspraktijken en klinieken.
In 1990 werd door de Thoracic Society of Australia en de British Thoracic Association op de Fiji eilanden een monument opgericht ter herinnering van John Hutchinson.