1920-1924

1920

Spirometers werden zelfs op de meest vreemde plaatsen gebruikt, in het Playland Amusement Park van New York kon je je longcapaciteit meten na inworp van 10 cent.

Een illustratie op pagina 130 van 'The principles of health control' van de Amerikaanse chemicus Francis M. Walters (1888-1953) had als onderschrift:

De Spirometer. Een toestel voor het meten van uw longcapaciteit.

Respiratoire tests om uw ademhalingscapaciteit te meten. Vul de longen compleet met lucht en blaas dan zo krachtig mogelijk in de spirometer, die het totale volume in kubieke duim registreert. Om het gevaar van transmissie van kiemen te vermijden moet men het mondstuk telkens in een desinfecterende vloeistof dompelen, zoals 4% carbolzuur en dan afgedrogen met een doek. In plaats van deze oplossing kunnen ook individuele houten mondstukken gebruikt worden, die bij distributiehuizen goedkoop kunnen bekomen worden.

Voor het behandelen van astma raadde de Britse arts Arthur Hurst (1845-1923) als eerste het inhaleren van atropine aan via een verstuiver.

De Deense patholoog Georges Dreyer (1873-1934) gebruikte een spirometer voor de preoperatieve beoordeling van thoraxchirurgie, voor de evaluatie van beroepslongziekten en voor de ademhalingsproblemen van piloten tijdens de Eerste Wereldoorlog. Hij documenteerde de steeds meer erkende complicaties van astma en emfyseem. Dreyer verichtte met zijn zuurtsofexperimenten in de luchtvaart baanbrekend werk in de ademhalingsfysiologie. Tijdens de Eerste Wereldoorlog had hij een apparaat ontwikkeld dat zuurstofarme mengsels toediende om de effecten van hypoxie te testen bij piloten.

In de Franse scholen voerden volksgezondheidsfunctionarissen medische onderzoeken uit, waardoor de school vaak de plaats was waar kinderen uit de arbeidersklasse hun eerste medische evaluatie ondergingen. Een belangrijk onderdeel van het lichamelijk onderzoek was het meten van de longcapaciteit.

1921

Op pagina 9 van het boek 'The assessment of physical fitness by correlation of vital capacity and and certain measurements of the body', van de Deense pathologen Georges Dreyer (1883-1934) en George Fulford Hanson (1852-1905) werd een foto van een spirometer gepubliceerd met de verklarende tekst:

"De proefpersoon moet met rechte rug op een hoge stoel tegenover de spirometer zitten, de verdeelschaal moet zo geplaatst zijn dat hij de metingen niet kan zien. Dit om hem onwetend te houden over de metingen terwijl hij onderzocht wordt, omdat blijkt dat een dergelijke kennis de neiging heeft om te interfereren met de nauwkeurigheid van de resultaten. Voor een vrije beweging moeten de hals, de borst en de buik vrij zijn van eventuele obstakels, zoals een kraag, riem of korset. Aan de proefpersoon wordt gevraagd om de longen te vullen tot maximale capaciteit, daarna wordt met één hand de neus dicht gehouden, met de andere hand wordt het mondstuk goed binnen de lippen geplaatst, op zulke wijze dat ontsnappen van lucht voorkomen wordt. De proefpersoon blaast nu gestaag in de buis van de spirometer, en ledigt de longen zo volledig mogelijk, waarbij hij tijdens de laatste periode van de expiratie aangemoedigd wordt om in een uiterste inspanning alle lucht uit de longen te blazen. De meetwaarden worden weergegeven in liters en deciliters en direct afgelezen op de wijzerplaat. Na elke expiratie moet de waarnemer de naald terugbrengen op nul. Aan het einde van een lange reeks expiraties moet de spirometer omgekeerd worden, zodat eventueel condens-vocht kan ontsnappen. Er moeten vijf opeenvolgende waarnemingen gebeuren en geregistreerd worden, na elke test wordt aan de proefpersoon een korte pauze toegestaan."

In de Jama van december 1921 verscheen het artikel 'A Simple and Accurate Metabolism Spirometer - Spirometrie Measurement of Oxygen Consumption by the Rebreating Method' van de Amerikaan Charles Claude Guthrie (1880-1963) Hoogleraar Fysiologie aan de University of Pittsburgh.

"Zoals algemeen bekend, bestaat de essentie van het type rebreathing-spirometers uit een uitrekbare gesloten ruimte, zoals een elastische zak of spirometer; een toevoer van zuurstof en de middelen om deze in het apparaat te brengen; een absorber voor het verwijderen van kooldioxide; aansluiting voor een mond- of neusstuk of masker; en middelen voor het meten van volumeveranderingen in het gas. De proefpersoon ademt gedurende een bepaalde periode opnieuw in, meestal tien minuten, en de volumeverandering van het gas in het apparaat geeft de hoeveelheid verbruikte zuurstof aan, na correctie van druk, temperatuur en waterdamp."

Het artikel werd opgesmukte met een foto van de gebruikte spirometer.

Op pagina 34 van het januari-nummer van de Scientific American Monthly verscheen het artikel 'The cult of the sound body. Apparatus employed in modern physiological laboratories to test physical development' van T.V. Davidson.

1922

De Franse fysioloog Etienne-Jules Marey (1830-1904) presenteerde opnieuw een schitterende uitvinding, een gecombineerd toestel voor het registreren van pols, respiratie, sphygmograaf, armsteun-tripod, pneumograaf, drukklep, cardiograaf en carotide-capsule.

Op pagina 22 van het boek 'Gaseous exchange and physiological requirements for level and grade walking' werd een dubbele spirometer gepubliceerd voor inspanningsproeven. Het was een bijdrage van de Amerikaanse chemicus Henry Monmouth Smith (1868-1950), die werkzaam was in het Carnegie Institute van Washington.

In 1922 ontdekte men de bronchodillaterende eigenschappen van theofylline. Hoe die bronchodillatatie gebeurde was een raadsel, al geloofde men dat de vrijgave van adenosine geblokkeerd werd, waardoor een bronchoconstrictie veroorzaakt werd. Men nam ook aan dat dit het samentrekken van het diafragma versterkte, waardoor de vermoeidheid verminderde.

Eveneens in 1922 werd amimofylline ontdekt. Het heeft dezelfde bronchodillaterende eigenschappen als theofylline, maar is beter oplosbaar in water en daardoor meer geschikt voor intraveneuze toediening. Het werd echter pas in 1937 voor het eerst gebruikt.

In het Amerikaanse medisch tijdschrift JAMA publiceerden M.G. Wilson en D.J. Edwards het artikel 'Diagnostic value of determining vital capacity of lungs of children'. In dat artikel noteerden ze de eerste reeks op spirometrie gebaseerde longfunctiestandaarden volgens ras, waarbij ze veronderstelden dat het verschil te wijten zou kunnen zijn aan 'een mogelijke raciale factor'.

De Amerikaan Chester A. Stewart, Professor Pediatrie aan de University of Minnesota, publiceerde in de American Journal of Diseases of Children het interessante artikel The Vital Capacity of the Lungs of Children in Health and Disease, waarin hij concludeerde:

'Uit dit onderzoek blijkt duidelijk dat het bepalen van de vitale capaciteit van duidelijk klinische waarde is voor patiënten met hart- en longziekten. Hoewel enkelvoudige waarnemingen van belang zijn, hebben herhaalde metingen een veel grotere waarde, want veranderingen in de pathologische toestand van deze organen worden onmiddellijk weerspiegeld door fluctuaties in de vitale capaciteit. Het is ongetwijfeld af te raden om voor het stellen van een diagnose enkel het bepalen van de vitale capaciteit te gebruiken met uitsluiting van andere middelen, want soms is deze meting erg misleidend en kan ze gemakkelijk tot ernstige fouten leiden als u enkel daarop vertrouwt. Met het juiste beoordelingsvermogen en zorgvuldigheid is men echter gewoonlijk in staat om de informatie verkregen door het meten van de vitale capaciteit veilig en winstgevend te gebruiken om niet alleen de aanwezigheid, maar ook de omvang en het verloop van de hart-, vaat- en longziekten min of meer te bepalen.'

Hij sloot zijn artikel af met een samenvatting van de belangrijkste resultaten van zijn onderzoek:

1. Bij dezelfde leeftijd, stahoogte, zithoogte of lichaamsgewicht is de vitale longcapaciteit constant groter bij jongens dan bij meisjes, waarbij het snelheidsverschil groter wordt tijdens de tweede helft van de kindertijd.
2. De curves van de vitale capaciteit, uitgezet volgens leeftijd, sta- en zithoogte, volgen over het algemeen een kronkelig verloop, waarbij aanvankelijk een tamelijk gelijkmatige toename te zien is, nadien gevolgd door een periode van snellere groei van de longcapaciteit, die later in verhouding afneemt. De curve uitgezet volgens het lichaamsgewicht van de jongens toont een gelijkmatiger verloop, terwijl die van de meisjes een uitgesproken convexe vorm heeft.
3. De absolute jaarlijkse toename van de vitale capaciteit is tijdens de vroege kinderjaren over het algemeen tamelijk gelijkmatig, neemt in snelheid toe rond de puberteit en neemt daarna weer af.
4. De relatieve toename van de vitale capaciteit neemt blijkbaar eerst af, wordt relatief sneller rond de puberteit en verloopt dan weer langzamer. De periode van versnelling van de groeisnelheid van de longcapaciteit begint en eindigt op een jongere leeftijd bij meisjes dan bij jongens.
5. Gedurende de kindertijd vormde de vitale capaciteit een groter deel van het geschatte maximum voor volwassen vrouwen (3.200 cc) bij de meisjes dan bij de jongens, het volwassen maximum van laatstgenoemden wordt op ongeveer 4.300 cc geschat. Over het algemeen kunnen meisjes qua longcapaciteit, als relatief volwassener worden beschouwd dan jongens van dezelfde leeftijd.
6. De vitale longcapaciteit beriekt bij jongens blijkbaar zijn maximum rond het twintigste jaar, bij meisjes waarschijnlijk iets eerder.
7. Bij gebruik van de juiste waarden voor de constante kan de vitale capaciteit vrij nauwkeurig worden berekend uit de leeftijd, de stahoogte, de zithoogte of het lichaamsgewicht via de empirische formule y = (AX) ± b, waarbij y = de vitale capaciteit in kubieke centimeters; a= (ofwel leeftijd in jaren, stahoogte of zithoogte in kubieke centimeters of lichaamsgewicht in ponden), X = een constante, en ± b = een tweede constante. De juiste waarden voor de constanten kunnen bepaald worden door de betreffende tabellen te raadplegen.
8. De waarschijnlijke fout van a-selecte bemonstering neemt toe naarmate de vitale capaciteit toeneemt, maar is in alle gevallen relatief klein en bedraagt in de regel minder dan 25 cc. Daarom zouden de gemiddelden verkregen uit een oneindig groot aantal vergelijkbare reeksen slechts in geringe mate verschillen van die verkregen in de huidige beperkte reeks waarnemingen.
9. De standaarddeviatie (absolute variabiliteit) neemt in de regel toe naarmate de vitale capaciteit toeneemt, en is meestal groter bij jongens dan bij meisjes van dezelfde leeftijd en lengte.
10. De variatiecoëfficiënt (relatieve variabiliteit) voor elk geslacht neemt af tijdens de vroege kinderjaren, neemt toe rond de puberteit en neemt daarna weer af. De mate van spreiding van de individuele waarnemingen ten opzichte van de gemiddelden blijkt kleiner te zijn bij groepsgemiddelden met een verschil van 5 cm in stahoogte of 2 cm. in zitlengte, dan gemiddeld naar leeftijd in jaren, geschat vanaf de dichtstbijzijnde geboortedag.
11. De constante relatie tussen de vitale capaciteit en het kwadraat van de zithoogte, en ook tussen de 0,72 kracht van het lichaamsgewicht in grammen en de vitale capaciteit, wordt blijkbaar pas in het laatste deel van de kindertijd vastgesteld.
12. Kinderen kunnen een normale vitale capaciteit hebben, zelfs bij een duidelijke insufficiëntie van de mitraliskleppen, en deze personen vertonen een geringe abnormale neiging tot kortademigheid bij inspanning. In ernstigere gevallen is de vitale capaciteit sterk verminderd en is de neiging tot ademhalingsproblemen evenredig met de vermindering van de longcapaciteit.
13. Wanneer de conditie van het hart verbetert, neemt de vitale capaciteit geleidelijk toe.
14. Acute bronchitis veroorzaakt een tijdelijke vermindering van de vitale capaciteit, die in ernstige gevallen zeer uitgesproken kan zijn.
15. Tijdens het verloop van een lobaire pneumonie ondergaat de vitale capaciteit vrij vlug een enorme vermindering, zelfs in gevallen zonder pleuritis. De vermindering is helemaal niet in verhouding tot de omvang van het pneumatisch proces in de longen. Na de crisis keert de vitale capaciteit geleidelijk terug naar normaal in relatief korte tijd. Lichamelijke symptomen van de ziekte kunnen echter verdwijnen voordat de normale vitale capaciteit is bereikt. In gecompliceerde gevallen kan de terugkeer van de vitale capaciteit aanzienlijk worden vertraagd.
16. Hoewel bronchiaal astma onmiddellijk een enorme vermindering van de vitale capaciteit kan veroorzaken na een acute aanval, verdwijnt de vermindering echter snel als de symptomen verdwijnen. Zelfs bij zieke kinderen die gedurende meerdere jaren aan de ziekte lijden, is er blijkbaar geen blijvende vermindering van de vitale longcapaciteit.
17. Bij kinderen die lichte tekenen van tuberculose vertonen, zoals een positieve Pirquet (tuberculine)-reactie, en die een slechte gezondheidstoestand hebben, en ook bij kinderen met duidelijke bottuberculose, is de vitale capaciteit in de regel normaal. In enkele gevallen is de longcapaciteit echter voldoende subnormaal om enige betrokkenheid van de longen te vermoeden. Bij beginnende longtuberculose kan de vitale capaciteit praktisch normaal zijn, zelfs in aanwezigheid van een zeer actieve en virulente infectie in de longen. Bij gevorderde longtuberculose is de vitale capaciteit van de longen sterk verminderd, in verhouding tot de mate van het ziekteproces.
18. De abnormale neiging tot kortademigheid bij inspanning wordt veel meer gemaskeerd wanneer de verminderde vitale capaciteit veroorzaakt wordt door een ziekte van het hart, dan wanneer ze enkel veroorzaakt wordt door een ziekte van de longen, zelfs in gevallen waarin de verminderingen vergelijkbaar zijn.

1923

De eerste meting van de Functionele Residuele Capaciteit via H₂-dillutie (rebreathing technique) gebeurde door de Nederlands-Amerikaanse biochemicus Donald Dexter Van Slyke (1883-1971) en de Amerikaanse psychiater Carl Alfred Binger (1889-1976).

In september 1923 publiceerde de Amerikaanse arts John Hess Foster (1891-1985), die in China actief was in de Hunan-Yale College of Medicine van Changsha, 'The Vital Capacity of the Chinese: an Occupational Study' in de Archives of of Internal Medicine. In dat artikel haalde hij aan dat de door de Britse arts John Hutchinson (1811-1861) gesuggereerde normale maatstaven moesten aangepast worden in verhouding tot de lichaamsafmetingen van lengte, gewicht, lichaamsoppervlak, borstvolume en omtrek die voor verschillende groepen personen bepaald werden.

Aangezien het volume reservelucht dat door ongetrainde proefpersonen wordt uitgestoten uit de longen, vatbaar is voor toevallige variaties, zijn berekeningen van de resterende lucht op basis van gasverdunning aan het einde van een geforceerde uitademing vatbaar voor aanzienlijke fouten. Om dezelfde reden kunnen aan het einde van een gewone uitademing bepalingen van de functionele restlucht onnauwkeurig zijn. De Nederlands-Amerikaanse biochemist Donald Van Slyke (1883-1971) en de Amerikaanse psychiater Carl A. Binger (1889-1976) toonden aan dat de oorzaak van deze fouten vermeden kan worden door grafische spirometrie-opnamen te maken van de ademhaling.

1924

Toen ze in 1924 het kruid Ma Huang onderzochten, identificeerden de Amerikaanse artsen Carl Frederic Schmidt (1893-1988) en Ko Kuei Chen (1898-1988) het sympathicomimeticum efedrine. Efedrine is een stof zoals adrenaline en de alkaloïde wordt toegediend via inhalatie. Ko Kuei Chen (1898-1988) stichtte later het farmaceutisch bedrijf Ely Lilly.

In de 'The Boston Medical and Surgical Journal' verscheen het artikel 'The response of cardio-vascular system to respiratory exertion', waarin auteur Harold M. Frost, die assistant Medical Director was van de New England Mutual Life Insurance Co., een spirometer beschreef:

"Het toestel bestaat uit twee delen: een Tycos vacuüm-druk bloeddrukmeter en een Simplex spirometer. De bloeddrukmeter is nodig voor het registreren van de positieve en negatieve druk in centimeters kwikdruk. Het toestel wordt vervaardigd door de Taylor Instruments Companies van Rochester, New York. De spirometer is van het 'wind-wheel' type, op de wijzerplaat registreren de omwentelingen van het wiel de hoeveelheid uitgeademde lucht in kubieke duim. Het toestel wordt vervaardigd door de heren Roberts en Quinn, 401 Bridge Street, Brooklyn, New York. Wij erkennen dat dit soort spirometer de vitale capaciteit niet nauwkeurig registreert. Een bepaalde hoeveelheid lucht gaat 'verloren' tijdens het begin van de ademhaling bij het overwinnen van de traagheid van het mechanisme; terwijl het wiel na de ademhaling een korte periode blijft doordraaien tot haar momentum stopt. Tot op zekere hoogte compenseert deze fout de eerstgenoemde. Dit type toestel past echter bij ons doel omdat het compact is, een voldoende nauwkeurig beeld geeft van de vitale capaciteit en aanzienlijke weerstand biedt tegen geforceerde uitademing."