De Britse scheikundige Humphry Davy (1778-1829) gebruikte een gazometer voor het registreren van de verschillende longvolumes. Via een 'mercurial air holder' ademde hij een waterstofmengsel in en noteerde hij het residueel volume van zijn eigen longen. Hij kwam uit op een vitale capaciteit van 3.110 ml en een tidaal volume van 210 ml. Door het gebruik van de hydrogene dillutiemethode noteerde hij een residueel volume van 590-600ml. Zijn gazometer was een complex toestel en had een ingenieus tegengewicht, dat het toenemende gewicht van de gazometer balanceerde, als het gas binnenkwam via een zijden zak. Die zak gebruikte hij om de uitgeademde lucht te verzamelen. Naast het beoordelen van de eigen longvolumes, was Davy ook de eerste die succesvol de eigen zuurstofconsumptie en koolstofdioxideproductie registreerde. Gedurende twintig experimenten verzamelde hij in een minuut zijn uitgeademde lucht. Hij noteerde de hoeveelheid zuurstof en koolstofdioxide en vergeleek die met de hoeveelheid lucht die hij had ingeademd. Daarop schatte hij zijn zuurstofverbruik op 484ml/min en de koolstofdioxideproductie op 447ml/min. De metingen van het zuurstofverbruik en de koolstofdioxideproductie van Davy vormden een enorme bijdrage voor de spirometrie, omdat artsen en fysiologen hierop aanzienlijk vertrouwden. VO2 of zuurstofverbruik is nog altijd één van de belangrijkste metingen van het energieverbruik binnen het lichaam.
De klassieke met water gevulde spirometer werd vanuit de 'gazometer' ontwikkeld. Daarmee deden de grootste scheikundigen, zoals Joseph Priestley (1733-1804), André Lavoisier (1743-1794) en James Watt (1736-1819) pionierswerk op het vlak van zuurstof, koolstofdioxide en andere gassen. Het instrument werd spoedig voor humaan gebruik aangepast, eerst met kwik maar later met water.
De Brit William Clayfield (1825-1871) werkte in het Pneumatic Institute van Bristol (UK), waar de grote scheikundige Sir Humphry Davy (1778-1829) zijn carrière startte. Davy is vooral bekend door zijn ontdekking van stikstofoxide (NO of lachgas). Hij realiseerde zich dat hij de absolute longcapaciteit moest kennen om de resultaten van zijn experimenten op stikstofoxide te kunnen interpreteren. Om de VC (vitale capaciteit) te meten, gebruikte hij een zelf ontwikkelde spirometer. Hij herademde een gasmengsel dat waterstof bevatte, de dillutie daarvan stelde hem in staat om het residueel volume te schatten. Voor zichzelf registreerde hij een VC van 3.5 L en een residueel volume van slechts 670 ml, maar hij wees erop dat
"deze capaciteit zeer waarschijnlijk onder het gemiddelde is, gezien mijn borstomtrek van 29 inches smal is".
Later trok John Hutchinson (1884-1972) deze onrealistische meting in twijfel, hij stelde dat het een drukfout van 39 inches (99 cm) kon zijn.
George Lipscomb (1773-1846) van het Londense St Bartholomew’s Hospital en co-uitgever van de 'National Adviser', schreef het boek ‘Observations on the History and Cause of Asthma’, waarin de Britse huisarts wilde aantonen dat zijn Schotse collega William Cullen (1710-1790) gelijk had toen hij stelde dat astma een zenuwaandoening is en dat zijn Britse collega Robert Bree (1759-1839) er verkeerd aan deed om dat te weerleggen.
“Het is niet nodig om over de nutteloosheid van alle soorten fumigaties uit te wijden. Ik denk ook niet dat het de moeite loont om de ‘visionaire’ idee te bestrijden dat ‘gasvormige’ geneesmiddelen in staat zouden zijn om het geweld van een uitbarsting te bestrijden, vooraleer de ernstige effusie werd uitgeademd.”
De Engelse fysicus en chemicus John Dalton (1766-1844) publiceerde zijn wet over partiële drukken, die stelt dat de som van alle partiële drukken van de gassen in een mengsel, gelijk is aan de totale druk van het gasmengsel.
In 1802 noteerde de Schotse arts James Anderson (1738-1809) dat Majoor-Generaal William Gent (?-1811) in het Indiase Madras een inheemse behandeling gebruikte voor astma. Bij een aanval rookte hij fijne, gedroogde reepjes Datura Stramonium of Doornappel, al dan niet vermengd met tabak. Stramonium produceert immers het anti-cholinergische atropine. Gent stierf wel aan een overdosis stramonium.
Gelijktijdig met de Duitse natuurvorser Alexander von Humboldt (1769-1859) ontdekte de Franse chemicus en fysicus Louis Joseph Gay-Lussac (1778-1850) dat twee volumes waterstof en een volume zuurstof zich tot twee volumes waterdamp verenigen. Later ontdekte Gay-Lussac dat men deze eenvoudige verhouding kan waarnemen bij de verbinding van alle gassen.
1807
In zijn boek ‘A practical inquiry into disordered respiration: distinguishing the species of convulsive asthma, their causes and indications of cure’ raadde de Britse arts Robert Bree (1759-1839) koffie aan als beste remedie voor astma. Bovendien publiceerde hij een lijst van artsen die hetzelfde deden.
Experimenten van de Duitse anatoom Franz Daniel Reisseisen (1773-1828) toonden aan dat er musculaire vezels gewikkeld zijn rond de luchtpijpen.
Het woord 'emfyseem' is afgeleid van het Griekse ἐμφυσᾶν emphysan wat ‘opblazen’ betekent. De term chronische bronchitis kwam in 1808 in gebruik, terwijl de term COPD voor het eerst in 1965 werd gebruikt. Eerder was COPD onder verschillende namen gekend: chronische obstructieve bronchopulmonale ziekte, chronische obstructieve respiratoire aandoening, chronische luchtwegobstructie, chronische luchtstroom-beperking, chronische obstructieve longziekte, chronische aspecifieke longziekte en diffuus obstructief pulmonaal syndroom. De termen chronische bronchitis en emfyseem werden tijdens het CIBA gastsymposium van 1959 formeel gedefinieerd en in 1962 bekrachtigd tijdens de vergadering van de American Thoracic Society Committee over Diagnostic Standards.
De Britse arts Edward Kentish (1762-1832) van het St Peter's Hospital van Bristol, gebruikte een simpele 'Pulmometer' om de ventilatoire volumes te registreren van een zieke. Het was een in water omgekeerde klok met een ingang aan de top, gecontroleerd door een kraan en met aan de zijkant graduaties per 'pint'. Om de experimenten uit te voeren werd deze klok op een pneumatisch apparaat geplaatst. Uit de verzamelde gegevens bleek dat een man met gezonde longen zeven keer meer lucht inademt dan een man met zieke longen. Maar de fouten van zo'n apparaat zijn gemakkelijk te begrijpen als men bedenkt dat de lucht die in de bel wordt gebracht de atmosferische druk moet weerstaan plus het gewicht van de waterkolom die de bel min of meer vult.
Zowel Kentish als zijn Britse collega Charles Turner Thackrah (1795-1833) gebruikten het toestel. Het probleem van de pulmometer was dat men de druk niet kon bijstellen, de machine registreerde dus niet alleen respiratoire volumes, maar ook de kracht van de expiratoire spieren.
Zoals bij vroegere metingen van Borelli, werden de volumes door de stijgende druk binnen de kruik gelimiteerd. Kentish rapporteerde:
“Mr. S., een 17 jarige jongen met longtuberculose kon slechts 2 pints lucht inademen. Volgens zijn gestalte en indien zijn longen gezond waren, had hij normaal meer dan 7 pints moeten inademen, en misschien zelfs meer.”
Zijn observaties toonden duidelijk aan dat er referentiewaarden nodig zijn om te kunnen vergelijken. Enkele weken later ging Kentish nog een stap verder toen hij bij een autopsie noteerde:
"De longen waren redelijk vol knobbels, met de grootte van een hazelnoot, om geleidelijk aan te verminderen naar het uitzicht van een gerstkorreltje…. Het onderste of neerhangende deel van de longen was vrij hard en dik geworden; wanneer een afgesneden stuk van de long in water werd geworpen, zonk het naar de bodem…. Had men de toestand van de longen van deze jonge man eerder gemeten met de pulmometer, dan had men bepaalde middelen kunnen uitproberen om de progressie van de ziekte tegen te houden,"
Deze commentaar liep duidelijk vooruit op de waarde van de spirometrie in de vroegtijdige screening van een ziekte. Kentish rapporteerde ook een verminderd volume als gevolg van het hartfalen bij een patiënt met pleurale effusies ('waterzucht van de borst'), met een volumetoename na de opgeloste effusies, een vroegtijdige observatie van extra-pulmonale volumerestrictie.
De Britse arts en scheikundige William Prout (1785-1850) werd bekend met zijn 'hypothese van Prout', waarin hij suggereerde dat de atoommassa van chemische elementen het veelvoud is van de atoommassa van waterstof. In het begin van zijn carrière had deze jonge arts iets anders voor ogen, hij stelde zich namelijk tot doel om het ademhalingsmechanisme te verduidelijken. Hiervoor verzamelde hij tijdens verschillende experimentele condities zijn eigen adem in een voor gassen ondoorlaatbare zak, bijvoorbeeld bij het uitvoeren van spierkracht. Op die manier nam Prout op 14 augustus 1813 voor het eerst een staal van zijn uitgeademde gassen. In de vier daarop volgende experimenten varieerde hij de loopafstand en -snelheid, met een onderscheid tussen matige en hevige inspanning. Voor de analyse van het koolstofdioxidegehalte dreef Prout het verzamelde gas door de natriumhydroxide in een gegradueerde pneumato-chemisch apparaat, dat de volumedaling van het onderzochte gas bepaalde. Overtuigende resultaten over het respiratoire effect van de inspanning kon hij echter niet voorleggen.
Het begin van het klinisch begrip ‘chronische bronchitis’ van COPD kan teruggevonden worden in het in 1814 gepubliceerde werk ‘An essay on bronchitis: with a supplement containing remarks on simple pulmonary abscess’ van de Brit Charles Badham (1813-1884). De Professor aan de University of Sydney gebruikte het woord catarrh voor chronische hoest en mucus-hypersecretie, wat een heel belangrijk symptoom is. Hij beschreef bronchiolitis en chronische bronchitis als invaliderende aandoeningen.
De Duitse fysioloog Karl von Vierordt (1818-1884) eperimenteerde op zichzelf met behulp het toestel van de Britse arts Edward Kentish (1762-1832), waarvan hij de resultaten noteerde in 'Handwörterbuch der Physiologie mit Rücksicht auf physiologische Pathologie'. Maar net als bij eerdere onderzoeken fluctueerden de geregistreerde waarden nogal fel.
De Zwitserse arts Alexander Marcet (1770-1822) merkte op dat er in heel wat Engelse tuinen Datura Stramonium of Doornappel werd geteeld. Hij maakte er dan ook gretig gebruik van om de pijn te stillen bij astma-aanvallen. Omwille van zijn anti-spasmotische eigenschappen schreven heel wat medische autoriteiten het middel voor de jaren nadien.
De Franse arts René Laënnec (1781-1826) gaf in zijn ‘De L'Auscultation Médiate; ou, Traité du diagnostic des maladies des poumons et du Coeur, fondé sur ce moyen d’exploration’ een mooie beschrijving van een COPD-component. De uitvinder van de stethoscoop dissecteerde patiënten die hij tijdens hun leven behandeld had. Hij herkende dat emfysemateuse longen gehyperinflateerd waren en dat men ze niet goed kon ledigen.
“De ziekte waarnaar ik verwijs is weinig bekend en tot nog toe door geen enkele auteur goed omschreven. Lange tijd dacht ik dat ze zeldzaam was, omdat ik slechts enkele gevallen had opgemerkt, maar sinds ik de stethoscoop gebruik heb ik haar bestaan op zowel levenden als op doden gecontroleerd en ben ik ze helemaal niet als zeldzaam gaan beschouwen. Ik ken veel gevallen van astma, meestal beoordeeld als nerveus, afhankelijk van de oorzaak. De voornaamste reden dat deze aandoening totaal over het hoofd werd gezien, is dat het soms alleen maar een overdreven natuurlijke toestand van de viscus is. Bij het openen van de borstkas is het niet ongebruikelijk dat men longen vindt die niet inklappen, maar dat ze wel de complete borstholte vullen aan weerszijden van het hart. Als dit voorkomt verschijnen ze vol lucht. . . . Vaak is de bronchus van de luchtpijp gelijktijdig voor een stuk gevuld met muceuse vloeistof.”
Op die manier beschreef Laënnec een combinatie van emfyseem en chronische bronchitis. Hij was ook de eerste die de ziekte toeschreef aan verouderen en als eerste definieerde hij emfyseem als een weefselbeschadiging van de perifere luchtwegen. Als behandeling schreef hij een verscheidenheid van anti-spasmotica voor, zoals opium, belladonna, stramonium, tabak, nachtschade en koffie.
Met het apparaat van de Britse arts Edward Kentish (1762-1832) bepaalde de Duitse fysioloog Gustav Herbst (1803-1893) de hoeveelheid in- en uitgeademde lucht bij rustig en bij zwaar ademen. Hij ontdekte dat die in rust 328-410cc was, maar bij zware ademhaling steeg tot 3.286cc. Deze gegevens kwamen ruwweg overeen met die van veel van zijn voorgangers. Herbst benadrukte als eerste de invloed van lichaamslengte op de longcapaciteit, rekening houdend met de spierkracht van individuen.
"Lange mensen krijgen meer lucht in hun longen; maar dit resultaat is niet alleen te danken aan de totale omvang van het lichaam, het heeft ook een intieme relatie met de capaciteit van de borstkas en met de spierkracht.”
Herbst toonde ook aan dat de longcapaciteit van kinderen en vrouwen lager is dan die van volwassen mannen.
De Engelse arts Charles Thackrah (1795-1833) gebruikte een 'Pulmometer'. De lucht kwam langs onder binnen via een glazen stolp. Er was nog geen drukcorrectie, zodat de machine niet alleen respiratoire volumes registreerde, maar ook de kracht van de expiratoire spieren. Hij herkende dat:
"Het genoteerde volume toont niet de pure longcapaciteit aan, maar is de samenstelling van de capaciteit van de luchtzakjes en de kracht van de respiratoire spieren.”
Hij noteerde dat negentien dragonders tijdens een volledige expiratie een gemiddeld luchtvolume van 3,56 liter, konden uitademen. Negen van deze proefpersonen waren officieren (waarschijnlijk beter gevoed?) en hun gemiddelde was 3.94 liter, terwijl een 'slanke jonge cornetblazer' 4,84 liter uitstootte. In zijn woning richtte hij een anatomieschool op. In Groot-Brittannië wordt Thackrah beschouwd als één van de stichters van 'provincial medical education', maar in de Angelsaksische wereld is zijn reputatie als vader van de arbeidsgeneeskunde groter. In 1833 stierf hij op 38-jarige leeftijd.
In zijn boek 'The Diagnosis and Treatment of Diseases of the Chest' gebruikte de Ierse arts William Stokes (1804-1874) voor het eerst de term ‘chronic bronchitis’. Hij definieerde bronchitis als een ‘inflammatie van het muceuse membraan’ en stelde dat de aandoening tot een ‘dilatatie van de luchtwegcellen en –pijpen en tot emfyseem’ kon leiden. Ook vermeldde hij dat bronchitis in bijna alle longziekten een overeenkomst aangaf tussen bronchitis, pneumonie en astma. Stokes was een van de eersten die de relatie verklaarde tussen chronische bronchitis en emfyseem en hij was ervan overtuigd dat bronchitis kon leiden tot emfyseem. Hij was ook de eerste die verschilende soorten sputum noteerde, zoals slijmerig en mucopurulent. Als onderdeel van de aandoening vermeldde hij ook een verhoogde afscheiding en chronische hoest.
In zijn werk ‘Consumption Curable’ beschreef de Ierse medisch auteur Francis Ramadge (1793-1867) de door hem ontwikkelde inhaleerpijp. Het was het eerste toestel waarmee men ook PEP (Positive Expiratory Pressure)-therapie en incentieve spirometrie kon uitvoeren. De pijp werd met hete teer gevuld, die ingeademd werd. De teer en de kleine diameter van de buis leverden een weerstand tegen het in- en uitademen, en dat diende op zijn beurt als ‘gymnastiek’ voor longpatiënten. Ramadge schreef ook het boek ‘Asthma, its varieties and complications’