De spirometer van de Amerikaanse uitvinder George Wood Ramage (1882-1923), werd gepropageerd als Lung Tester & Developer. De lucht werd ingeblazen via een opening aan de zijkant, daardoor bewoog een naald op een schaal van 1 tot 300. Via een knop aan de achterzijde kon men de lucht opnieuw uit het toestel laten.
De spirometer van Charles E. Ramage was een vroege versie van de turbine-spirometer. Hij werd vervaardigd door de Spiro-Meter Co. uit Pomona, California.
De spirometer van de Franse Professor Fysiologie Jules Tissot (1870-1950) werd gekoppeld aan een eudiometer, waardoor men veranderingen in de gassamenstelling kon meten.
Vrij vlug ondervonden de artsen dat het systematisch toedienen van adrenaline ernstige bijwerkingen veroorzaakt, zoals een versnelde hartslag, verhoogde bloeddruk en hyperactiviteit. Het duurde ook meerdere minuten om het geneesmiddel in te nemen. De firma’s exploreerden openingen naar een nieuwe markt en zochten daarvoor een apparaat waarmee astmapatiënten hun geneesmiddel beter konden gebruiken.
In 1910 kwam epinefrine op de markt als een oplossing om te vernevelen, maar de verstuivers bleven zeer duur en moeilijk te bedienen. Er waren slechts enkele beschikbaar:
Silbe Atomizer, een kleine vernevelaar met peervormige spuit, waarop men moest persen.
Colossol Nebulizer, een glazen vernevelaar met rubberen knijpbal
Volatilizer Inhaler, de verdamper en inhalator van de Canadese arts Charles L. Coulter werd de kampioen Volatizer genoemd. Hij werd aangedreven met stoom en was gemaakt van koper, messing en nikkel.
De Amerikaanse uitvinder Hiram Stevens Maxim (1840-1916) raakte bekend door de uitvinding van een moordmachine en werd daarna belachelijk gemaakt voor het uitvinden van een levensreddend apparaat. De moordmachine was de Maxim, het eerste machinegeweer dat 160 kogels kon afvuren per minuut. Het levensreddend apparaat was een ademhalingsmachine voor mensen met luchtwegaandoeningen, zoals astma, catahrr, hooikoorts en emfyseem. In 1909 patenteerde hij zijn inhalator, die geleverd werd met een glazen distilleerkolf, gevuld met menthol en een groen aftreksel. Het geneesmiddel was een bereiding van de firma van de Amerikaanse zakenman John Morgan Richards (1841-1918). Samen met zijn zonen had Richards in Londen een bedrijf opgestart dat medicinale sigaretten verkocht. Het nieuwe geneesmiddel kreeg de naam Drigo. Van dat product werden enkele druppels in het warme water van het inhalatorreservoir gebracht. In zijn boek over asthma introduceerde Maxim zijn nieuwste uitvinding, de ‘Pipe of Peace’. Een advertentie in de ‘Tribune Almanac and Political Register’ stelde:
“Verlichting van alle aandoeningen van de neus, de keel, de bronchiën en de longen. Niets is economischer of krachtdadiger dan het Maxum System of Treatment – Direct Inhalation – die de damp rechtstreeks brengt naar de plaats waar het nodig is. Het is in feite een natuurlijke geneeswijze met een slim apparaat op de aangetaste plaats, waardoor alle patiënten een onmiddellijke verlichting krijgen."
De advertentie vermeldde ook dat het boek zeker in handen moest komen van personen met luchtwegaandoeningen. Wie een brief schreef naar het opgegeven adres kreeg gratis één van de tienduizend exemplaren.
Bereidingen zoals Potter's Asthma Cure, Himrod's Cure for Asthma, Asthmador Sigaretten, Dr JD Kellogg's Astma Remedy (voorgeschreven door de beroemde neus-keel-oor specialist Morell Mackenzie (1837-1892)), en Espic, Legras en Escouflaire poeders, waarvan de meeste ofwel enkel stramonium bevatten ofwel stramonium gecombineerd met tabak, lobelia, kalium en soms arsenicum, werden in de medische en de populaire pers agressief gepromoot en in de meeste westerse landen over de toonbank (OTC) verkocht. Hoewel de remedies heel wat kritiek kregen omdat ze giftig waren, omdat ze de bronchiale irritatie en inflammatie verhoogden of omdat de systemische toediening de voorkeur verdiende, werden ze door de artsen regelmatig voorgeschreven voor het verlichten of voorkomen van slopende astma-aanvallen.
Er werd een groot aantal op adrenaline gelijkende producten aangemaakt en getest. Om deze klasse van verbindingen te omschrijven gebruikten de Britse chemicus George Barger (1878-1939) en de Britse farmacoloog en fysioloog Henry Hallett Dale (1875-1968) de term ‘sympatomimetisch’, omdat zij het adrenaline-effect nabootsten, dat op zijn beurt het stimulatie-effect van het sympathisch zenuwstelsel nabootste.
De aan de ‘City of London Hospital for Diseases of the Chest’ verbonden Britse arts Joseph Isidor Bernard Berkart waarschuwde zijn astmapatiënten voor de gevaren van de beschikbare gecommercialiseerde astma-sigaretten en -poeders.
“De rook die men ervan inademt irriteert het bronchiale slijmvlies, wat resulteert in nieuwe inflammaties.”
De befaamde Britse gastro-enteroloog Arthur Hurst (1879-1944), die zelf astmapatiënt was, verklaarde hierover:
"Geen enkele patiënt zou de talrijke poeders mogen gebruiken, waarvan de dampen na verbranding moeten ingeademd worden, omdat ze elke bronchitis telkens opnieuw verergeren en zelfs tot bronchitis kunnen leiden bij patiënten die er tot dusver vrij van waren.”
Het inhalatorium van de Amerikaanse arts Sigmund Von Kapff (1864-1946) in Ohio was bedoeld voor patiënten met catarrale ziekten. Medicinaal droog gas werd verspreid in de leeszaal, zodat de patiënten behandeld werden tijdens het lezen en ontspannen.
Op maandag 21 Augustus 1911 noteerde de Britse marine-officier Robert Falcon Scott (1868–1912) tijdens één van zijn Zuidpool-expedities:
"Wegen en metingen van gisteravond. We zijn verrassend constant gebleven. Er lijkt een verbetering te zijn opgetreden in de longkracht en de grip, zoals aangetoond werd met een spirometer en dynamometer, maar het gewicht is weinig veranderd. In de winter ben ik bijna 3 pond bijgekomen, maar de toename is opgetreden tijdens de afgelopen maand, toen ik meer aan lichaamsbeweging deed. Er is zeker alle reden om tevreden te zijn met de algemene gezondheidstoestand."
De Britse arts Edwin Alabone (1849-1913) schreef het boek ‘The Cure of Consumption, Asthma, Bronchitis and other diseases of the chest’, waarin hij op pagina 65 een zelf ontwikkelde bakelieten pocket-inhalator beschreef. Voor de behandeling van longziekten raadde hij menthol, eucalyptus, resorcinol, amandelolie, chloroform of chloorether aan.
ln zijn op het werk van de Franse arts Guillaume Guelpa (1850-1930) geïnspireerde boek ‘Asthma and Its Radical Treatment’ legde de Britse neus-keel-oor specialist James Adams (1862-1940) uit dat de meeste astma-gevallen chronisch zijn nog voor ze door een arts gezien worden en dat ze gewoonlijk eerst als een bronchitis behandeld worden. Hij beschreef twee types astma:
Fat asthma, dat minder vaak voorkomt en dat door overmatig eten veroorzaakt kan worden; chronische bronchitis
Lean asthma, dat meer voorkomt. Als de ziekte chronisch wordt, zorgt een toxemie of bloedvergiftiging voor het vermageren van de astmaticus, met uitgezette schouders en borst als gevolg van de chronische werking en het emfyseem.
Adam omschreef het meest voorkomende teken van chronische astma als
‘Een schemerige, vale huid met hyper-pigmentatie rond de ogen, een zeker teken van toxemie. Er bestaat geen twijfel dat deze astmatische cachexie en een uitklaring van de huid de eerste tekenen van verbetering zijn en het gevolg van een juiste behandeling, het is net of de huid van binnenuit gewassen wordt.'
Als oorzaak van de chronische astma-kenmerken noteerde Adams een constant voortschrijdende, onbehandelde hyperemie. Wat meestal het geval was, omdat de meeste artsen de theorie van toxemie niet respecteerden. Toxemie die constant op de huid, het bronchiaal muceus membraan en op alle weefsels inwerkt, produceert cachexie en bronchitis. De stress van de dyspnoe, de voornaamste oorzaak van andere thoracale veranderingen, is intermittent. Andere tekenen van chronisch astma zijn een opgezwollen borst en schouders en pectus carinatum of kippenborst.
De Amerikaanse arts Frances M. Rackemann (1887-1973), een allergie- en astma-expert van de Harvard University, studeerde af in 1901. In die periode begon men adrenaline, efedrine en cortisone voor het behandelen van astma te gebruiken. In de late negentiende eeuw en in het begin van de twintigste eeuw dacht men dat astma een nerveuze aandoening was en de behandeling richtte zich vooral op het kalmeren van de geest van de patiënt. Astma werd ook als een allergische aandoening aanzien en men was van oordeel dat inspuitingen met het juiste allergeen de patiënt zouden helpen. Rackemann stelde dat astma een ziekte is, maar dat niet elk astma allergisch is.
De Deense fysiologe Marie Krogh (1874-1943), de echtgenote van de Deense fysioloog August Krogh (1874-1949), voerde de allereerste metingen uit voor het bepalen van de diffusiecapaciteit.
De spirometer werd ook gebruikt bij inspanningstesten met de fiets. In in zijn artikel 'The determination of the circulation rate in man at rest and in work', gepubliceerd in de American Journal of Physiology, beschreef de Amerikaanse pionier van de luchtvaartgeneeskunde Walter M. Boothby (1880-1953) een spirometer van 30 liter, die ook registreerde.
Spirometers werden meer en meer gebruikt in combinatie met andere toestellen, bijvoorbeeld voor het meten van de respiratoire gasuitwisseling.
De Zwitserse Fysioloog Fritz Rohrer (1888–1926) verrichtte baanbrekende werk op het vlak van ademhalingsfysiologie. Begin 1900 legde hij de basis voor de moderne longmechanica. In 1915 publiceerde hij zijn baanbrekende paper over pulmonaire dynamiek, de druk-flowrelaties in de luchtwegen. Het werk omvatte uitgebreide metingen van luchtwegafmetingen in postmortale menselijke longen en een geavanceerde analyse van de luchtstroom-modes. Het jaar nadien volgde een zeer originele analyse van longstatistieken, met studies van de luchtwegdruk bij normale, maximale en minimale longvolumes bij ontspannen, normale vrijwilligers.
De Amerikaanse arts Francis W. Peabody (1881-1927) van de Harvard Medical School onderzocht de relatie tussen kortademigheid bij inspanning en vitale capaciteit. Hij vergeleek ook de ventilatie tijdens het sporten met die tijdens het uitademen van koolstofdioxide.
Op pagina 152 van de catalogus Gymnastic Equipment, van de Narraganasett Machine Company werd een spirometer aangeboden:
"Het wordt algemeen erkend dat de natte spirometer het enige toestel is dat nauwkeurig blijft registreren bij het meten van de longcapaciteit. Er is geen rubberen reservoir dat kan lekken of verharden of na twee of drie jaar kan barsten; een in water ondergedompelde luchtcilinder lekt of verslijt nooit. De luchtcilinder is vervaardigd uit een zinken plaat, en omdat hij op een as werd geplaatst, is hij van exact dezelfde grootte en capaciteit, en registreert hij nauwkeurig de kubieke inhoud. De cilinder wordt zorgvuldig gebalanceerd door gewichten, die over de buizen aan de zijkant lopen. De zijbuizen zijn van gepolijst messing en een ervan is gegradueerd voor het meten van de hoogte, en aldus het volume in de cilinder. De ene kant van de buis is gegradueerd in kubieke duim, de andere in kubieke decimeters. De stop links lost de lucht uit de cilinder om te dalen, en de rechtse heeft een klep om het water uit de tank te laten lopen. Behalve de koperen buizen zijn alle onderdelen afgewerkt in het wit. Het toestel heeft een capaciteit van 400 kubieke inch of 6,5 kubieke decimeter. Om de spirometer steun te geven als die niet beschikbaar is werd een handig plateau vervaardigd. Gewicht 25 kilo. Verpakt voor verzending."
Met het universeel respiratie-apparaat van de Amerikaanse Chemicus en Fysioloog Francis Gano Benedict (1870-1957) kon men zowel de koolstofdioxide als de zuurstof meten De spirometer had een aanhangsel dat de expiraties automatisch samenvoegde en daardoor dus de ventilatie-rate registreerde. Het toestel had geen kleppen, maar via een ventilator werd een snelle luchtcirculatie gehandhaafd. Dat was noodzakelijk vanwege de grote weerstand van de waterdamp-absorbeerders. Als deze weerstand vermeden werd, kon het apparaat aanzienlijk vereenvoudigd worden.
In ‘Principles and practices of medicine’, het bekendste werk van de befaamde Canadese Professor Geneeskunde William Osler (1849-1919), staat weinig vermeld over emfyseem. Osler geloofde dat emfyseem door een te hoge druk in de longblaasjes veroorzaakt werd. In zijn klassieker verwees Osler nooit naar een spirometer.
De in Duitsland geboren Joods-Amerikaanse arts Wolff Freudenthal (1858-1930) werkte als Neus-Keel-Oorspecialist in de German Polyclinic van New York. In zijn artikel ‘Bronchial Asthma’ uit de ‘New York Medical Journal' schreef hij het volgende over de Griekse arts Aretaeus (80-138), waarbij hij ook verwees naar de Romeinse encyclopedist Celsus (25 v.C.–50 n.C.) :
“Volgens Aretaeus zit de ziekte in de longen, maar hij wist ook dat extra ademhalingsspieren evenals het middenrif tot actie worden opgeroepen. De oorzaak van de ziekte is een koude of veel te vochtige lucht, factoren die tegenwoordig ook voor vele andere kwalen verantwoordelijk worden geacht - uiteraard en zoals meestal zonder enige wetenschappelijke basis. Aretaeus beschrijft twee vormen van astma: eerst eentje waarin er ademhalingsmoeilijkheden zijn, zoals bij hardlopen, klimmen, worstelen en allerlei zware arbeid. Om gemakkelijker te kunnen ademen wordt de neus puntig. De beschrijving van een aanval is zeer nauwkeurig. Ten tweede, een vorm die door hem 'pneumodes’ of ‘dyspnodes’ wordt genoemd. De differentieel-diagnose tussen de twee varianten bestaat uit de duur (de laatste duurt langer), de leeftijd van de patiënt, de intervallen, enz. De borstkas is rond, tonvormig, maar verder normaal ... Een derde vorm van astma wordt door Aretaeus ‘orthopnoe’ genoemd maar niet als zodanig erkend. Ons lijkt het dat hij die vorm enkel en alleen noemt om zichzelf in oppositie te plaatsen met Celsus, die, zoals bekend, drie onderscheiden had gemaakt, nl. dyspnoe, astma en orthopnoe.”
De Amerikaanse Professoren Francis W. Peabody (1881-1927) en John A. Wentworth (1866-1916) onderzochten het verband tussen vitale capaciteit en ademnood.
De eerste vrouwelijke Canadese arts Maude Abbott (1868–1940) gaf aan de Canadian Medical Association haar lezing 'The determination of basal metabolism by the "Respiratory-valve and spirometer method" of indirect calorimetry, with an observation on a case of polycythemia with splenomegaly'.
Professor Anthony Barker (1866-1973) uit New York, die zich vooral bezig hield met fitness en daarover ook heel wat publiceerde, verkocht via de kranten een reeks toestellen die daarvoor in aanmerking kwamen. Zo bood hij ook een spirometer met bijhorende handleiding aan. Zijn advertenties lieten er geen twijfel over bestaan:
Sterke, gezonde longen zijn de jouwe als je over een Simplex spirometer beschikt.
Ik bied je de Simplex Spirometer aan, samen met een volledige cursus van wetenschappelijke ademhalingsoefeningen, voor de uitzonderlijke prijs van $ 5.00. Je kan tussen $10.00 en $ 20.00 betalen voor ademhalingsinstructies en toestellen om je longen te ontwikkelen, maar die kan je niet vergelijken met het Simplex Systeem. De Simplex spirometer registreert een grotere longcapaciteit dan eender ander toestel op de markt. Hij is absoluut accuraat. Indien je longen zwak zijn, maak ze dan sterk en verbeter gelijktijdig uw gezondheid door vandaag nog het Simplex systeem te bestellen. Prijs: $ 5.00 tegen rembours.
Prof. Anthony Barker, 4000 Barker Buidling, 110 West 42d St, New York City.
In de Canadian Medical Associaton Journal publiceerde Maude E. Abbott (1869-1940) het artikel 'The determination of basal metabolism by the “Respiratory-valve and spirometer method” of indirect calorimetry, with an observation on a case of polycythemia with splenomegaly'. Hierin beschreef deze eerste Canadese vrouwelijke arts een Tissot spirometer, die gebruikt werd voor het meten van de Basal Metabolic Rate (BMR).
De Amerikaanse Chemicus en Fysioloog Frances M. Rackeman (1887-1973) publiceerde de studie ‘A Clinical Study of One Hundred and Fifty Cases of Bronchial Asthma’. Hij geloofde dat astma eerder symptomen dan een ziekte waren. Hij catalogeerde astma als extrinsiek of intrinsiek en geloofde dat de ziekte ‘nerveuze factoren’ had. Het ging om extrinsiek astma als de astmaticus hypergevoelig was voor een proteïne in vreemde lichamen of in dingen buiten het menselijk lichaam. Tegen deze substanties ontwikkelde het lichaam proteïnen (later geïdentificeerd als IgE antilichamen) en een herhaaldelijke blootstelling aan deze vreemde proteïnen veroorzaakte een allergische/astmatische respons. Rackemann associeerde dit met hooikoorts (allergische rhinitis) en atopische dermatitis (eczema). De diagnose van extrinsiek astma kon men stellen via een allergische huidtest. Als behandeling stelde hij anti-allergische spuiten voor, om de patiënt minder gevoelig te maken voor de proteïnen in deze substantie. Voor een pollenallergie schreef hij bijvoorbeeld een behandeling voor met een extract van de specifieke pollen. Intrinsiek astma dekte al de astmagevallen, die men niet kon toewijzen aan allergieën, zoals astma veroorzaakt door sinus-infecties, chronische sinusitis, nasale poliepen, tandinfecties, tandvleesinfecties, keelinfecties (kroep), acute bronchitis, griep, nierfalen (nierastma), hartfalen (cardiaal astma), gastro-intestinale irritatie, enz.. Het komt meer voor bij volwassenen dan bij kinderen en is meestal chronischer dan extrinsiek astma. Rackeman verklaarde dat hoewel men astma kan onderverdelen in extrinsiek en intrinsiek, de algemene symptomen veel op elkaar gelijken. Met een longfunctietest kan men geen onderscheid maken, hoewel de test een arts helpt bij de diagnose van astma.
In het mei-nummer van het magazine Amerikaanse 'Popular Science' verscheen het artikel 'How to make your own lung tester', geïllustreerd met een foto waarop een brandweerman een spirometrie uitvoert.