➀ Wdech TV 0,25 L przez DPI vs. nebulizacja TV 0,25 L vs. nebulizacja TV 0,25 L nadzorowana elektronicznie. ➁ Wdech TV 0,5 L przez DPI vs. nebulizacja TV 0,5 L vs. nebulizacja TV 0,5 L nadzorowana elektronicznie. ➂ Wdech TV 0,75 L przez DPI vs. nebulizacja TV 0,75 L vs. nebulizacja TV 0,75 L nadzorowana elektronicznie. ➃ Wdech TV 4,11 L przez DPI vs. nebulizacja TV 4,11 L vs. nebulizacja TV 4,11 L nadzorowana elektronicznie. ➄ Konkluzja z symulacji. ▷
Analizę porównawczą przeprowadzono dla „standardowego” pacjenta o pojemności życiowej płuc rzędu 4,67 L i szybkości wdechu porównywalnej z czasem wdechu w normalnym cyklu oddechowym.
Wdech trwający 2 sekundy o objętości 0,25 L
Co stanie się, gdy pacjent będzie próbował wykonać inhalację objętością wdechu TV rzędu 0,25 L przez urządzenie DPI o progu aerolizacji rzędu 0,5L/s, czyli 30L/min?
Narzędzie wymusza na nas twarde reguły konsekwentnego myślenia. Przepływy wdechowe, czas wdechu oraz objętość wdechu są nierozerwalnie ze sobą powiązane. Każda spekulacja musi zatem mieć swoje odniesienie do kardynalnych praw fizyki, co niekiedy umyka obdarzonym talentami retorycznymi wykładowcom akademickim i szczycącym się pewną dozą wyobraźni słuchaczom. Okazuje się, że pomimo bardzo niskich wymagań (jeśli brać pod uwagę przegląd urządzeń DPI i ich progów aerolizacji) pacjent nie jest w stanie wygenerować aerozolu siłą swojego wdechu. Warto w tym miejscu przestrzec przed błędem polegającym na ekstrapolacji linii WAW poza punkt szczytowy obwiedni, czyli PIF. Wirtualna wartość przepływu wyliczanego z WAW może odpowiadać wartości progu, jednak w świecie rzeczywistym wdech w tym momencie jest już praktycznie zakończony a realny przepływ powietrza jest znikomy! Pacjent nie jest leczony.
Gdyby jednak pacjent mógł skorzystać z dobrodziejstwa nebulizacji okazałoby się, że taki wdech jest w zupełności wystarczający do efektywnego padania aerozolu leczniczego. O fakcie, że aerozol taki może być bardzo bogaty w substancję czynną nie trzeba mam nadzieję wspominać. Chmura aerozolu dociera od tchawicy → do granicy strefy oskrzelików oddechowych ←, zatem dzięki zmianie metody inhalacji na nebulizację pacjent może być leczony. Problemem może być zbędna lokalizacja chmury w obrębie strefy przewodzeniowej.
Nebulizacja nadzorowana elektronicznie rozwiązuje ten problem. Odcięcie produkcji aerozolu tuż po szczycie wdechu pozwala na dopełnienie wdechu powietrzem nieobładowanym cząsteczkami leku, które w przestrzeni martwej i strefie przewodzeniowej mogą okazać się zbędne. Pacjent leczony metodą nebulizacji nadzorowanej elektronicznie jest leczony bardziej precyzyjnie.
Wdech trwający 2 sekundy o objętości 0,5 L
Nawet podwajając objętość wdychanego powietrza pacjent dla konkretnego progu aerolizacji i konkretnego czasu wdechu nie jest w stanie osiągnąć efektywnej podaży leku z dozownika DPI.
Jak widać na rycinie powyżej, do płuc wprowadzane jest jedynie powietrze nieobładowane lekiem.
Klasyczna nebulizacja zastosowana w takim przypadku pozwala na wypełnienie dróg oddechowych aerozolem leczniczym od Ⓐ→ G0 do G18 ←Ⓐ. Może to być korzystne w przypadku konieczności działania ma receptory M3.
Nebulizacja sterowana elektronicznie daje możliwość wyeliminowania zbędnego zalegania chmury w przestrzeni martwej i strefie przewodzeniowej. Jak widać na rycinie, starowanie elektroniczne korzysta jedynie z funkcji odcięcia produkcji aerozolu.
Wdech trwający 2 sekundy o objętości 0,75 L
Wdech trwający 2 sekundy, o objętości 0,75L, u osoby dysponującej VC rzędu 4,67 L jest wdechem efektywnym w rozumieniu warunków niezbędnych do obsługi urządzenia DPI o progu aerolizacji rzędu 30L/min.
W pierwszej kolejności do płuc trafia objętość rządu 0,24L , na rycinie powyżej przedstawiona kolorem zielonym. Następna w kolejności, po upływie ok. 0,75 sekundy pojawia się objętość powietrza obładowanego lekiem (kolor żółty), rzędu 0,15 L. Lokalizuje się ona od Ⓐ→ G17/18 do G18/19 ←Ⓐ generacji oskrzeli, zatem w dość wąskim przedziale objętości.
Zastosowanie nebulizacji klasycznej przy wdechu wykonywanym taką samą objętością TV pozwala na „pokrycie aerozolem” obszaru od Ⓐ→ G0 do G19/20 ←Ⓐ.
Jak można przypuszczać, nebulizacja nadzorowana elektronicznie pozwala na bardziej selektywne sortownie obszarem docelowym dla chmury aerozolu. Na rycinie powyżej, dzięki opóźnieniu momentu wyzwolenia pulsu aerozolu o 0,66 sekundy i jego zatrzymanie na ok. 0,25 sek przed końcem wdechu można zawęzić obszar depozycji w granicach Ⓐ→ G13 do G18 ←Ⓐ.
Wdech trwający 2 sekundy o objętości 4,11 L
Polecając pacjentowi opróżnienie płuc a następnie wykonie bardzo głębokiego wdechu wymuszamy de facto wdech oscylujący w granicach pojemności życiowej. Jak w takim przypadku potoczą się losy aerozolu?
Stosując konsekwentnie model objętości kolejnych generacji drzewa oskrzelowego musimy pogodzić się z faktem, że pojawiająca się tym razem po ok. 0,3 sekundy od początku wdechu chmura aerozolu jest wprawdzie niemal dwukrotnie większa (0,26 L vs. 0,15L) niż w przykładzie poprzednim, jednak „dopychana” jest wgłąb oskrzeli objętością ponad 3,7 L, która pojawia się po ukończeniu aerolizacji. Jako objętość nieobładowana lekiem nie wnosi ona nić istotnego do terapii, skutecznie natomiast przemieszcza lek głęboko w obręb strefy wymiany gazowej: Ⓐ→ G21/22. Uwaga: można dywagować na temat losów aerozolu w obszarach, przez które przepłynęła jego chmura, jednak między zjawiskami zachodzącymi w trakcie przepływu a zjawiskami depozycji w obszarze, w którym chmura zatrzymała się docelowo istniej jednak różnica.
Nebulizacja w takich warunkach pokrywałaby niemal cały obszar dróg oddechowych. Co jednak ważniejsze i wymaga szczególnego podkreślenia, tak niefizjologiczne manewry oddechowe, które są niezbędne do pobrania leku z DPI nie są w ogóle konieczne, bowiem jak wykazano wyżej, w przypadku nebulizacji co do zasady można skutecznie inhalować się oddychając w sposób swobodny i fizjologiczny.
Dla porządku zatem (bowiem nie ma takich potrzeb) na rycinie powyżej zobrazowano możliwość lokalizacji aerozolu z wykorzystaniem nebulizacji nadzorowanej elektronicznie.
Wnioski z symulacji.
- Nebulizacja pozwala na efektywne leczenie w sytuacjach, gdy wdech pacjenta nie jest w stanie sprostać kryteriom technologicznym urządzenia DPI.
- Nebulizacja pozwala na pokrycie znacznie większego obszaru w chwili zatrzymania się chmury po ukończeniu wdechu
- W przypadku DPI zachodzi niekorzystna korelacja między siłą wdechu konieczną do poprawnego wyzwolenia dawki a zjawiskami inercyjnych strat aerozolu.
- W przypadku DPI zachodzi niekorzystna korelacja między siłą wdechu konieczną do poprawnego wyzwolenia dawki a tendencją do zbyt głębokiej, sięgającego strefy wymiany gazowej, docelowej lokalizacji chmury aerozolu w momencie ukończenia wdechu.
