Produktion

Seit 2004 beschäftigen wir uns damit, wie der Stoffwechselablauf in den Zellen über eine objektive und wissenschaftlich fundierte Messung, für jeden verständlich dargestellt werden kann. Daraus ist das Messsystem e-scan entstanden. Zusammen mit unseren Entwicklern arbeiten wir ständig an der Verbesserung des Messsystems.

Dabei ist es uns wichtig, dass alle Prozesse im eigenen Hause sind, Entwicklung, Produktion und Vertrieb.

Entwicklung:
Mit unseren Entwicklern und IT Spezialisten sind wir ständig auf der Suche nach den hochwertigsten und aktuellsten Sensoren. Das e-scan System ist seit vielen Jahren in einem anhaltenden Entwicklungsprozess. Wir suchen laufend nach technischen Innovationen und untersuchen, wie wir den e-scan noch besser machen können.

Produktion:
Ein e-scan ist keine Massenware sondern ein Messsystem für Spezialisten. Mit entsprechender Sorgfalt werden die zahlreichen Komponenten in unserem Haus zusammengebaut. Unterschiedliche Tests und Kalibriermaßnahmen sorgen für eine einheitliche Qualität bei jedem Gerät.

Da die Produktion in unserem Hause stattfindet, können wir eventuelle Reparaturen unverzüglich durchführen und eine hohe Servicequalität garantieren. Wir wissen, wer einmal mit einem e-scan arbeitet kann nicht lange darauf verzichten.

 

Vertrieb:
Der e-scan wird direkt über unser Haus oder über ausgewählte Vertriebspartner bezogen. Auch International erfreut sich der e-scan einer großen Nachfrage. Sie finden das System neben Deutschland, Österreich und der Schweiz als unsere Hauptmärkte auch in Russland, Türkei, Spanien und Dubai. Wir beteiligen uns an zahlreichen Fachseminaren, veröffentlichen Fachartikel oder präsentieren uns auf Messen. Sehr beliebt sind unsere individuellen Onlinepräsentationen. Rufen sie uns doch einfach an. Sie erhalten einen Zugangslink mit dem Sie sich auf unsere Computer schalten können. Auf diese Weise können wir Ihnen die Welt von e-scan einfach präsentieren.

Hugo Wilhelm Knipping (1895±1984) arbeitete in den 20er Jahren des 20. Jahrhunderts in Hamburg bei Ludolph Brauer. Dort entwickelte er bereits 1924 einen Spirographen zur Grundumsatz−Bestimmung. Als Lehrstuhlinhaber in Düsseldorf (ab 1934) und Ordinarius für Innere Medizin in Köln (ab 1939) war er wegweisend in der Kardiologie, der Nuklearmedizin (sog. Isotopenthorakographie) und der Sportmedizin. Seine klinische Vision, die Innere Medizin (namentlich Kardiologie und Pneumologie) mit der Sportmedizin zu verknüpfen, äußerte sich in einer Aussage aus der Mitte der 50er Jahre, die hochaktuell auch Thema unserer jetzigen Erörterungen ist: Es ist sehr gut möglich, dass wir durch Bewegungstherapie und Sport mehr an Verbesserungen der Herzmuskeldurchblutung, Bildung von Anastomosen usw. erreichen als durch manche gepriesenen operativen oder medikamentösen Verfahren“. Etwa ab 1924 und 1929 (H. W. Knipping und L. Brauer in Hamburg) beschäftigten sich Kliniker und Physiologen vermehrt mit dem Gasstoffwechsel in Ruhe und unter Belastung, wobei ein Handkurbelergometer zusammen mit einem Spirographen die ersten Messungen im Sinne einer Spiroergometrie ermöglichten (Knipping, 1929). Die technische Entwicklung lief parallel zur physiologischen Erkenntnis.

Die folgenden damals erarbeiteten und geprägten (historischen) Begriffe sind uns weniger vertraut, beinhalten aber für uns weiterhin höchst relevante und entscheidende physiologische Eckpunkte:
“ Vita maxima heute: Maximale O2−Aufnahme (V’O2max bzw. V’O2peak)
“ Vita minima heute: O2−Aufnahme in völliger Ruhe (Grundumsatz)
“ Leistungsteste nach dem ¹Prinzip der kleinen Wattstufen“ heute: am ehesten Rampenprotokoll
“ Atemgrenzwert heute: MVV (maximal voluntary ventilation).

Begriffe, die auch jetzt noch ± allerdings meist mit anglosächsischer Nomenklatur ± verwandt werden, wurden gleichfalls in den 30er−Jahren des letzten Jahrhunderts erarbeitet:
“ Atemreserve (1929)
“ Atemäquivalent (1932)
“ Respiratorische Ruheinsuffizienz und Belastungsinsuffizienz (1937)
“ Spirographisches O2−Defizit (1937)

Nach dem Kriege (Ende der 40er und 50er Jahre) vertiefte sich die technische Zusammenarbeit der Kliniker und Physiologen mit der Hamburger Firma A. Dargatz. Die Ergometer−Technik wurde optimiert und Messsysteme zur Erfassung hoher Leistungen (3 L, später 5 L V’O2) wurden in der Deutschen Sporthochschule in Köln installiert. Die so gewonnene Erkenntnis aus der Sportmedizin führte zur Beschreibung der Beziehung von Ventilation und O2−Aufnahme und des Laktat−Stoffwechsels. Ein Begriff, der heute im Zentrum unserer Aufmerksamkeit steht, wurde seinerzeit als ¹PoW“ = Punkt des optimalen Wirkungsgrades der Atmung geprägt; wir sprechen heute von der AT (anaerobic threshold = aerob−anaerobe Schwelle). Die ¹Ausdauergrenze“ oder die ¹O2−Dauerleistungsgrenze“ (Hollmann 1960 ff) sind ja nicht nur Begrifflichkeiten, sondern auch tiefgehende physiologische Konzepte, die damals erarbeitet wurden. Ab 1962 kamen Erkenntnisse aus Muskelbiopsien hinzu.

Entwicklung der Messtechnik

Heute stehen Gas−Analysatoren zur Verfügung, die mit einer Analysezeit von 90 msek sozusagen unermüdlich, genau, reproduzierbar in quasi Echtzeit mit Messwerten versorgen. Damit ist eine Erfassung physiologischer Daten Atemzug für Atemzug (breath by breath) möglich. Zusammen mit den Daten aus dem Kreislauf (Puls, EKG, Blutdruck) und der Ventilation (Atemminutenvolumen [AMV], Atemtiefe [VT] und Atemfrequenz [AF]) kommt über 12±15 Minuten eine sehr große Datenmenge zusammen, die ohne sinnvolle und grafische Aufbereitung nicht fassbar und beurteilbar wäre. Dies wurde erst durch die Verfügbarkeit schneller Computer mit schnellen Farbdruckern ermöglicht.

Atemgasanalyse

John Scott Haldane (geboren 1860 in Edinburgh; gestorben 1936 in Oxford) entwickelte um 1912 eine Analysetechnik zur Messung von Gasen in der Luft. Die Analytikwar sehr exakt, benötigte aber große Probenmengen, ein hochqualifiziertes Laborteam und reichlich Zeit. Per Fredrik Scholander (geboren 1905 in Schweden, gestorben 1980 in Kalifornien) veröffentlichte 1947 eine Verbesserung der Analytik (¹Analyzer for Accurate Estimation of Respiratory Gases in One−half Cubic Centimeter Samples“). In kurzer Zeit (5±10 Minuten) konnte nun an kleinen Proben die Gasanalyse durchgeführt werden.

Blutgasanalyse (BGA)

Donald D. Van Slyke (1883±1971, Biochemiker, New York) entwickelte 1924 ein Gerät zur volumetrischen und manometrischen Analyse der Blutgase (O2, CO2, N2) nach deren Freisetzung durch Unterdruck, Umwandlung von Hämoglobin in Methämoglobin (Ferricyanid−Lösung) und CO2−Absorption (NaOH, Natriumhyposulfit−Lösung). Ein Analysengang dauerte etwa 20 min, so dass mit allen Verrichtungen eine arterielle und venöse Blutgasanalyse erst 40 bis 50 Minuten nach der Entnahme zur Verfügung stand. Blutgasbestimmungen nach van Slyke waren in der Forschung noch bis 1970 die Standardmethode zur Bestimmung von O2 und CO2. Poul B. Astrup (geboren 1915 in Kopenhagen, gestorben 2000, Physiologe) eröffnete 1956 die breite klinische Anwendung der Blutgasanalyse über eine Mikromethode zur Bestimmung des pH und des Kohlendioxids im Arterien− u. Kapillarblut (Ermittlung weiterer Säure−Basen−Messgrößen mittels Henderson−Hasselbach−Gleichung oder aus einem Nomogramm, Firma Radiometer). Die skandinavische Schule hat in den 50er und 60er Jahren wesentlich zur Weiterentwicklung der Spiroergometrie beigetragen; zu nennen sind unter anderen I. und P. O. .strand, A. Holmgren und K. Rodahl. Hier wurden entscheidende Arbeiten zur Methodik und zur Erstellung von Sollwert−Kollektiven geleistet.

KarlmanWasserman (USA) und seine Schule

Karlman Wasserman (K. W.) aus Torrance, Kalifornien, hat die aktuelle internationale Spiroergometrie−Szene maßgebend geprägt. K. W. graduierte zunächst an der Tulane Universität in New Orleans in Physiologie (1949) und studierte ab 1951 Medizin. Während des Internships an der Johns Hopkins Universität in Baltimore bekam er 1959 das Angebot, als Fellow bei Dr. Julius Comroe in San Franzisko (UCSF) zu arbeiten. Der ¹Absprung“ in die Exercise Physiology datiert zum November 1960. Dr. Comroe war damals daran interessiert, epidemiologische Daten zur Prävalenz von Herzerkrankungen zu erhalten, und man suchte nach einer Methode, diese Patienten mittels einfacher und nicht−in−vasiver Methoden in einem frühen (vorklinischen) Stadium zu identifizieren. K. W. schlug vor, als Vergleichs− und Messpunkt die V’O2 zu betrachten, bei der sich ein Überschuss an Laktat einstellte. Dies könne man ja einfach und nicht−invasiv über den Anstieg der Ventilation sekundär dem Anfluten von HCO3 erkennen, also zum Zeitpunkt der jetzt so benannten anaeroben Schwelle (AT). K. W. hatte damals nicht die Arbeiten von W. Hollmann aus den späten 50er−Jahren gekannt, so dass analoge Forschungen etwa zu gleichen Zeit dies− und jenseits des Atlantiks durchgeführt wurden.

Im Rahmen dieser Überlegungen entwickelte K. W. seinerzeit auch das bekannte Konzept der drei in einander greifenden Zahnräder als Metapher für die Interaktion von Ventilation, Zirkulation und Stoffwechsel. 1961 wechselte er nach Stanford (nahe San Franzisko), wo ihm 1964 der erste Computer für seine Arbeiten zur Verfügung gestellt wurde. Der Zufall und das Glück brachten es mit sich, dass K. W. 1965 einen jungen graduierten Physiker namens William L. Beaver in Stanford traf, der ihm kongenial half, Physik und Physiologie für die Forschung zu vereinen. Man arbeitete an der breath−by−breath−Methode (1973) und beschrieb 1986 gemeinsam die V−slope−Methode.

Entwicklung der 9−Felder Grafik (9−FG)

Die 9−FG ist ein international akzeptierter Standard zur Dokumentation und Analyse der Vielzahl über eine Belastungsdauer von ca. 10±15 Minuten erhobenen physiologischen Werte. Atemzug für Atemzug erhobene Parameter zur Kreislauf− und zur Atemregulation werden hier ± jetzt mit schnellen Rechnern und Farbdruckern ± nicht nur tabellarisch, sondern vor allem graphisch aufgezeichnet. Dies ermöglicht eine visuelle, synoptische Interpretation, ähnlich wie wir dies vom EKG her kennen.

l“ Abb. 4 zeigt als Beispiel die 9−FG eines Patienten mit Lungen− und Herzsarkoidose (zu weiteren Informationen sei auf das Kursbuch Spiroergometrie [Thieme Verlag] verwiesen).

Wie kam es zur Entwicklung dieser Darstellungsart?

Um 1978 wurde K. W. von den staatlichen Arbeitsbehörden (US Department of Labor) gefragt, auf welchem Wege man am besten ca. 1000 Asbest− exponierte Werftarbeiter untersuchen und screenen könnte. Zusammen mit James Hansen machte sich K. W. an die Arbeit und stellte bald fest, dass die Auswertung endloser Zahlenreihen und Tabellen unpraktisch und ermüdend war. Man begann ± der Not gehorchend ± die Vielzahl der Messdaten in Grafiken darzustellen. Man wollte nicht mehr als eine Seite dazu verwenden und landete ± über Versuch und Irrtum ± bei der jetzigen Form der 9−Felder−Grafik (9−FG). Als ¹Nebenprodukt“ dieser Arbeiten ergaben sich auch die bekannten Algorithmen zu den Normalwerten, wobei der kritische Anwender das damalige Ursprungskollektiv der Werftarbeiter Kaliforniens im Vergleich zu dem eigenen Kollektiv im Auge hat.

Spiroergometrie, derzeit in Deutschland

Die Spiroergometrie mit allen ihren wissenschaftlichen und technischen Facetten hat ± wie dargestellt ± auch deutsche Wurzeln. Insbesondere hat die Sportmedizin (W. Hollmann und seine Schule in Köln, basierend auf den Vorgaben von H. W. Knipping) entscheidend dazu beigetragen. Eine Standardisierung der Spiroergometrie wurde bei internationalen Symposien der RWTH Aachen (Meyer−Erkelenz) erarbeitet und 1980 publiziert. Die Arbeitsgruppe von H. Matthys in Freiburg hat in den 70er Jahren Leistungsuntersuchungen in großen Höhen (bis 4000 Meter) durchgeführt, 1980 wurden von ihr Ergebnisse von Sollwertuntersuchungen veröffentlicht. Dennoch war die Anwendung dieser Methodik in pneumologischen und kardiologischen Kliniken und Praxen, in der Arbeits− und der Rehabilitations−Medizin lange Zeit zögerlich. Dies war sicher auch der vormalig doch recht anspruchsvollen Technik geschuldet. Mit dem Einzug schneller Analysatoren, der Verbreitung eines sehr einleuchtenden Auswertesystems (9−FG nach K. W.), der Computer−unterstützten Datenaufbereitung und der farbigen Darstellung der Grafiken mit schnellen Druckern hat sich daran Entscheidendes geändert. Aus der Kardiologie kamen zu Beginn der 90er Jahre wichtige Impulse über zwei so genannte ¹CPX−Symposia“ in Köln. Diese eröffneten auch hilfreiche Kontakte zu K. W. und seiner Arbeitsgruppe.

Unter anderem hat seit 1989 die Spiroergometrie−Arbeitsgruppe2 Kräfte gebündelt und ± über fruchtbare und freundschaftliche Kontakte zwischen pneumologisch und kardiologisch tätigen Kollegen ± ein sehr lebhaftes Diskussionsforum geschaffen. Auf Initiative von Karlman Wasserman etabliert sich derzeit eine internationale Arbeitsgruppe, genannt ISEIRE (International Society of Exercise Intolerance Research and Education). Die Spiroergometrie−Arbeitsgruppe mit Einbindung in die Deutsche Gesellschaft für Pneumologie (DGP) und die Deutsche Gesellschaft für Kardiologie (DGK) wird als ¹German Chapter“ dabei mitwirken.

Quelle:
R. F. Kroidl, S. Schwarz, B. Lehnigk
Institut ehemals: Herz−Lungen Praxis Stade
Historische Aspekte zu Belastungsuntersuchungen,
speziell zur Spiroergometrie1

Literatur
1 Knipping HW. Über die Funktionsprüfung von Atmung und Kreislauf. Beitr Klin Tbk 1936; 88: 503±518
2 Matthys H. Atmung und Kreislauf. In: Hartmann G (Hrsg.). Alpiner Hochleistungstest 1969. Bern: Hans Huber, 1973: 81±93
3 Rühle KH, Fischer J, Matthys H. Sollwerte kardiopulmonaler Messgrößen in Ruhe und unter Belastung zur Anwendung für Kleincomputer. Atemwegs− u. Lungenkrkh 1980; 6: 90±94
4 Meyer−Erkelenz JD, Mosges RW, Sieverts H. Cardiopulmonary function under load. Report of the results of the 1979 colloquium in Aachen. Prax Klin Pneumol 1980; 34: 585±560
5 Hollmann W, Valentin H. 50 Jahre Spiroergometrie 1929 bis 1979. Münch med Wschr 122 1980; 5: 169±174
6 Wasserman K. Series “How it Really Happened”. Am J Respir Crit Care Med 2002; 165: 325±326
7 Kroidl RF, Schwarz S, Lehnigk B. Kursbuch Spiroergometrie. Georg Thieme Verlag, 2006