Факторы, определяющие эффективность использования небулайзеров

Условно все факторы, оказывающие влияние на продукцию аэрозоля, его качество и депозицию в дыхательных путях пациента, т.е. определяющие эффективность небулайзерной техники, можно разделить на три большие группы:

• факторы, связанные с ингаляционным устройством;

• факторы, связанные с пациентом;

• факторы, связанные с лекарственным препаратом.

Факторы, связанные с ингаляционным устройством

Задачей ингаляционной терапии при помощи небулайзера является продукция аэрозоля с высокой пропорцией (> 50 %) респирабельных частиц (менее 5 мкм) в течение довольно короткого временного интервала (обычно 10-15 мин). Эффективность продукции аэрозоля, свойства аэрозоля и его доставка в дыхательные пути зависят от типа небулайзера, его конструкционных особенностей, объема наполнения и остаточного объема, величины потока рабочего газа, “старения” небулайзера, сочетания системы компрессор-небулайзер и др.

Несмотря на сходный дизайн и конструкцию, небулайзеры различных моделей могут иметь значительные различия. При сравнении 17 типов струйных небулайзеров было показано, что различия в выходе аэрозоля достигали 2 раз (0,98-1,86 мл), в величине респирабельной фракции аэрозоля - 3,5 раз (22-72%), а в скорости доставки частиц респирабельной фракции препаратов - 9 раз (0,03-0,29 мл/мин). В другом исследовании средняя депозиция препарата в легких различалась в 5 раз, а средняя орофарингеальная депозиция - в 17 раз.

Основным фактором, определяющим депозицию частиц в дыхательных путях, является размер частиц аэрозоля. Условно распределение частиц аэрозоля в дыхательных путях в зависимости от их размера можно представить следующим образом:

• более 10 мкм - осаждение в ротоглотке;

• 5-10 мкм - осаждение в ротоглотке, гортани и трахее;

• 2-5 мкм - осаждение в нижних дыхательных путях;

• 0,5-2 мкм - осаждение в альвеолах;

• менее 0,5 мкм - не осаждаются в легких.

В целом, чем меньше размер частиц, тем более дистально происходит их депозиция: при размере частиц 10 мкм отложение аэрозоля в ротоглотке равно 60 %, а при 1 мкм - приближается к нулю. Частицы размерами 6-7 мкм осаждаются в центральных дыхательных путях, в то время как оптимальные размеры для депозиции в периферических дыхательных путях - 2-3 мкм.

Типы струйных небулайзеров:

• конвекционные с постоянным выходом аэрозоля;

• активируемые вдохом (Вентури);

• синхронизованные с дыханием (дозиметрические).

Конвекционный (обычный) небулайзер является наиболее распространенным. Такой небулайзер производит аэрозоль с постоянной скоростью, во время вдоха происходит вовлечение воздуха через Т-трубку и разведение аэрозоля. Аэрозоль поступает в дыхательные пути только во время вдоха, а во время выдоха происходит потеря большей его части (55-70%), что значительно повышает стоимость терапии и экспозицию лекарственного препарата у медицинского персонала. Обычные небулайзеры для достижения адекватного выхода аэрозоля требуют относительно высокие потоки рабочего газа (более 6 л/мин).

Небулайзеры, активируемые вдохом (небулайзеры Вентури) также продуцируют аэрозоль постоянно на протяжении всего дыхательного цикла, однако высвобождение аэрозоля усиливается во время вдоха. Такой эффект достигается путем поступления дополнительного потока воздуха во время вдоха через специальный клапан в область продукции аэрозоля, общий поток увеличивается, что ведет и к увеличению образования аэрозоля. Во время выдоха клапан закрывается и выдох больного проходит по отдельному пути, минуя область продукции аэрозоля. Таким образом, соотношение выхода аэрозоля во время вдоха и вдоха увеличивается, повышается количество вдыхаемого препарата, снижается потеря препарата (до 30 %), а время небулизации сокращается. Небулайзеры Вентури не требуют мощного компрессора (достаточен поток 4-6 л/мин). Их недостатками являются зависимость от инспираторного потока пациента и медленная скорость продукции аэрозоля при использовании вязких растворов. У больных с муковисцидозом было показано, что небулайзеры Вентури по сравнению с обычными позволяли добиться вдвое большей депозиции препарата в дыхательных путях: 19% против 9%.

Небулайзеры, синхронизованные с дыханием (дозиметрические небулайзеры) производят аэрозоль только во время фазы вдоха. Генерация аэрозоля во время вдоха обеспечивается при помощи электронных сенсоров потока либо давления, и теоретически соотношение выхода аэрозоля во время вдоха и выдоха достигает 100: 0. Основным достоинством дозиметрического небулайзера является снижение потери препарата во время выдоха. В практике, однако, может происходить потеря препарата в атмосферу во время выдоха, т.к. не весь препарат откладывается в легких. Дозиметрические небулайзеры имеют неоспоримые достоинства при ингаляции дорогих препаратов, т.к. снижают их потерю до минимума. Некоторые дозиметрические небулайзеры были созданы специально для доставки дорогих препаратов, например, небулайзер VISAN-9 предназначен для ингаляции препаратов сурфактанта. Недостатками таких систем являются более длительное время ингаляции и высокая стоимость.

Адаптивные устройства доставки также относятся к типу дозиметрических небулайзеров, хотя некоторые специалисты считают их новым классом ингаляционных устройств. Их принципиальным отличием является адаптация продукции и высвобождения аэрозоля с дыхательным паттерном больного. Примером небулайзера данного типа является Halolite. Устройство автоматически анализирует инспираторное время и инспираторный поток больного (на протяжении 3 дыхательных циклов), и затем обеспечивает продукцию и высвобождение аэрозоля в течение первой половины последующего вдоха. Ингаляция продолжается до тех пор, пока не достигается выход точно установленной дозы лекарственного вещества, после чего аппарат подает звуковой сигнал и прекращает ингаляцию. Достоинства устройства: быстрая ингаляция дозы препарата (4-5 мин), высокий комплайенс больных к проводимой терапии, высокая респирабельная фракция (80%) и очень высокая депозиция аэрозоля в дыхательных путях - до 60%.

Остаточный объем. Препарат нельзя использовать полностью, так как часть его остается в так называемом “мертвом” пространстве небулайзера, даже если камера почти полностью осушена. Остаточный объем зависит от конструкции небулайзера, и обычно находится в пределах от 0,5 до 1,5 мл. Остаточный объем не зависит от объема наполнения, однако на основе величины остаточного объема даются рекомендации о количестве раствора, добавляемого в камеру небулайзера. Большинство современных небулайзеров имеют остаточный объем менее 1 мл, для них объем наполнения должен быть не менее 2 мл. Остаточный объем может быть снижен путем легкого поколачивания камеры небулайзера к концу процедуры, при этом происходит возвращение крупных капель раствора со стенок камеры в рабочую зону, где они вновь подвергаются небулизации.

Объем наполнения также влияет на выход аэрозоля, например, при остаточном объеме 1 мл и объеме наполнения 2 мл может быть преобразовано в аэрозоль не более 50% препарата (1 мл раствора останется в камере), а при том же остаточном объеме и объеме наполнения 4 мл может быть доставлено в дыхательные пути до 75% препарата. Однако при остаточном объеме 0,5 мл повышение объема наполнения от 2,5 до 4 мл приводит к повышению выхода препарата лишь на 12%, а время ингаляции повышается на 70%. Чем выше выбранный исходный объем раствора, тем большая доля препарата может быть ингалирована. Однако при этом время небулизации также увеличивается, что может значительно снизить комплайенс больных к терапии. Кроме того, большинство лекарственных препаратов для небулизации расфасовано по 2 и 2,5 мл, поэтому повышение объема наполнения до 3-4 мл может потребовать дополнительных расходных материалов (шприцы, растворы), что увеличит стоимость терапии.

Поток рабочего газа для большинства современных небулайзеров находится в пределах 4–8 л/мин. Повышением потока приводит к линейному снижению размера частиц аэрозоля, а также к повышению выхода аэрозоля и снижению времени ингаляции. Небулайзер обладает известным сопротивлением потоку, поэтому, чтобы адекватно сравнивать компрессоры между собой, поток должен измеряться на выходе небулайзера. Этот “динамический” поток и является истинным параметром, определяющим размер частиц и время небулизации.

Время небулизации. Выход препарата отличается от выхода раствора вследствие испарения - к концу ингаляции раствор препарата в небулайзере концентрируется. Поэтому раннее прекращение ингаляции (например, в момент “разбрызгивания” или раньше) может значительно снизить величину доставки препарата. Существует несколько способов определения времени небулизации: “общее время небулизации” (время от начала ингаляции до полного осушения камеры небулайзера); “время разбрызгивания” (время до начала разбрызгивания, шипения небулайзера, т.е. точки, когда пузырьки воздуха начинают попадать в рабочую зону, и процесс образования аэрозоля становится прерывистым); “клиническое время небулизации” (время, среднее между “общим” и “временем разбрызгивания”, т.е. то время, в которое больной обычно прекращает ингаляцию). Слишком длительное время ингаляции (более 10 мин) может снизить комплайенс больного к терапии. Рационально рекомендовать пациенту проводить ингаляцию в течение фиксированного времени, исходя из вида небулайзера, компрессора, объема наполнения и вида лекарственного препарата.

Соответствие небулайзера и компрессора. Каждый компрессор и каждый небулайзер имеют свои собственные характеристики, поэтому случайная комбинация любого компрессора с любым небулайзером не гарантирует оптимальных рабочих качеств небулайзерной системы и максимального эффекта. При комбинации одного и того же небулайзера (Cirrus) с 6 разными компрессорами при использовании 2 из них размеры частиц аэрозоля и “динамический” поток находились за пределами рекомендуемых границ.

Температура раствора во время ингаляции при использовании струйного небулайзера может снижаться на 10°С и более, что может повысить вязкость раствора и уменьшить выход аэрозоля. Для оптимизации условий небулизации некоторые модели небулайзеров используют систему подогрева для повышения температуры раствора до температуры тела.

“Старение” небулайзера. С течением времени свойства струйного небулайзера могут значительно меняться, в частности, возможно изнашивание и расширение отверстия Вентури, что приводит к уменьшению “рабочего” давления, снижению скорости воздушной струи и повышению диаметра частиц аэрозоля. Мойка небулайзера также может вести к более быстрому “старению” небулайзера, а при редкой чистке камеры, выходное отверстие может блокироваться кристаллами препаратов, приводя к снижению выхода аэрозоля. При отсутствии обработки небулайзера качество продукции аэрозоля уменьшается, в среднем, после 40 ингаляций. Выделяют класс “прочных” (durable) небулайзеров, срок службы которых может достигать 12 месяцев при регулярном использовании (Pari LC Plus, Omron CX/C1, Ventstream и др.), однако их стоимость на порядок выше небулайзеров кратковременного (disposable) использования.