Poruszane zagadnienia : ➀ dlaczego inhalujący się dorośli są w lepszej sytuacji niż małe dzieci ?, ➁ cykle oddechowe – dlaczego są tak ważne?, ➂ jaki wpływ na cykl oddechowy ma częstość oddychania, ➃ jak obturacja wpływa na czas trwania fazy wdechowej, ➄ dlaczego dawka emitowana nie jest dawką dostarczaną, ➅ re-kalkulacja dawki emitowanej do dostarczonej I. ▷
W przeciwieństwie do ściśle określonego i praktycznie nie zmieniającego się w czasie sposobu produkcji aerozolu przez urządzenie techniczne (pamiętamy o zastrzeżeniu, ze dyskutujemy o prostych i powszechnie stosowanych inhalatorach pracy ciągłej) – cykl oddechowy pacjentów cechuje bardzo istotne zróżnicowanie. Zróżnicowanie to wynika z cech takich jak wiek, płeć, wzrost itd., dając spektrum różnorakich wartości objętości oddechowej TV, częstości oddychania BF czy proporcji fazy wdechowej do fazy wydechowej cyklu. Nawet w przypadku próby ujęcia pewnych grup pacjentów w kategorie, na przykład wiekowe, w celu wyłonienia z setek tysięcy indywidualnych charakterystyk oddechowych pewnych statystycznie prawdopodobnych zakresów wartości, nasze wysiłki niweczone są przez pojawienie się stanu chorobowego a ściślej mówiąc – obturacji (zwężenia), czyli obniżenia drożności dróg oddechowych. Mając tego świadomość zdumiewa kategoryczny ton zaleceń eksperckich, które promują dawki teoretyczne bez uwzględnienia nie tylko różnic, nazwijmy je „antropometrycznych”, ale ponadto bez odniesienia się do dawkowania w okresie remisji czy ataku duszności u konkretnego pacjenta.
Ideą przewodnią teorii dawkowania leków w formie aerozolu jest zatem teza, że o ile praktycznie niewykonalne jest podanie zaleceń globalnych (stąd krytyka dawek abstrakcyjnych), to w przypadku indywidualizacji leczenia, leczenia „szytego” na miarę potrzeb konkretnego pacjenta i jego chwilowej, aktualnej sytuacji zdrowotnej nebulizacja staje się przewidywalną, policzalną i precyzyjną metodą podawania leku. Przystąpimy obecnie do omówienia istotnych cech cyklu oddechowego. Wyjdziemy z sytuacji uproszczonej, to jest przyjmiemy założenie, że cały aerozol produkowany w czasie trwania wdechu jest wdychany przez pacjenta.
Ryc. 1. Objętość wdechowa TV osoby dorosłej pozwala na prowadzenie obliczeń
bez konieczności uwzględniania strat w fazie wdechowej.
Dzięki temu uproszczeniu można skupić się jedynie na analizie związku między częstością oddychania BF, stopniem obturacji i czasem trwania pojedynczego wdechu. Zagadnienia te zostały omówione w dziale fizjologii oddychania w artykule na temat cyklu oddechowego.
Czemu mają służyć rozważania nad czasem trwania wdechu?
Dyskusja nad wartością IP%RCT oraz czasem wdechu TI jest tylko pozornie jałowa. W rzeczywistości opisywane wyżej wyliczenia przyjmują rolę kluczowych deskryptorów skuteczności poboru aerozolu:
- IP%RCT jest samodzielnym parametrem służącym do oszacowania strat w czasie wydechu wykorzystywanym we wszystkich bez wyjątku sytuacjach, zarówno u dorosłych, jak i u dzieci
- czas trwania wdechu TI jest parametrem, dzięki któremu możliwe jest oszacowanie efektywności inhalacji IE, czyli stopnia dopasowania podaży aerozolu do możliwości jego wykorzystania (IT wykorzystywany jest w sytuacjach szczególnych, najczęściej u niemowląt i małych dzieci, łącznie z parametrem TV, czyli w powiązaniu z objętością pojedynczego wdechu)
- czas trwania wdechu TI w kalkulacji dawek przejmuje rolę nowej, zamiennej jednostki czasu dla parametrów sprzętu, a obliczania wydatku płynu LO a w szczególności przepływu powietrza AO wyrażane są nie w sekundach, lecz w jednostkach TI ( na przykład przepływ AO w L/min staje się przepływem AOTI w L/TI)
Dlaczego poza dawką nominalną i dawką emitowaną konieczne jest wprowadzenie pojęcia dawki dostarczonej ?
Odpowiedź na to podstawowe pytanie jest bardzo prosta: ponieważ emisja aerozolu jest ciągła a pobór cykliczny. Dostarczanie aerozolu odbywa się porcjami przypadającymi na wdech pacjenta, natomiast w czasie wydechu aerozol jest bezpowrotnie tracony (nie ma szansy na jego ponowne wykorzystanie). Jest zatem oczywiste, że wyliczona uprzednio dawka emitowana musi być podzielona na dwie części: dawkę strat w czasie wydechu i dawkę dostarczoną do dróg oddechowych pacjenta.
Ryc. 2. Sposób oszacowania rozdziału dawki emitowanej na straty wydechowe i dawkę dostarczoną
Na ryc. 2 widać, że w nebulizatorze zawarta jest rzeczywista objętość płynu RLV (usunięto ze schematu tę część LV, która jest uwięziona w NRV). Zakładany również, że znane jest stężenie roztworu DPC (lub DSC) i jest ono równe 1mg/1ml. Obliczenia przeprowadzimy dla sytuacji, w której IP stanowi 40%RCT a zabieg trwa aż do wyczerpania całej objętości roztworu. Oznacza to, że na czas trwania zabiegu t składa się ciąg n cykli oddechowych pacjenta (t = RCT1 + RCT2 + RCT3 + (…) + RCTn) a w ciągu upływu czasu od RCT1 do RCTn zużywana jest cała objętość RLV. Skoro zużycie RLV jest równomiernie rozłożone w czasie, to jest obojętne, czy mówić będziemy o 40% czasu trwania zabiegu, czy 40% objętości płynu. Mamy zatem trzy równoprawne sposoby przeprowadzenia obliczeń dawki dostarczonej:
- można sumować wartości 40% każdego pojedynczego cyklu : 40%xRCT1 + 40%xRCT2 + 40%xRCT3 + (…) + 40%xRCTn
- można oszacować 40% czasu t trwania zabiegu jako sumy wszystkich cykli, co jest rozumowaniem pośrednio prowadzącym nas do dawkowania
- można oszacować 40% objętości płynu RLV, co pozwala nam na bezpośrednie obliczenie dawki dostarczonej.
Skorzystamy z ostatniego sposobu. Pamiętamy, że dawka nominalna została uprzednio pomniejszona o wartość NRV. Na ryc. 6 zielony słupek w nebulizatorze reprezentuje dawkę emitowaną. Obok, po prawej stronie przedstawiono schemat podziału dawki emitowanej na dawkę dostarczoną (kolor zielony, odpowiada 40% czasu zabiegu/dawki emitowanej i jest obrazem wykonywanych wdechów aerozolu) oraz startu dawki emitowanej (kolor czerwony, odpowiada 60% czasu inhalacji/dawki emitowanej i jest obrazem strat pojawiających się podczas wykonywania przez pacjenta wydechu). Wykonując obliczenia otrzymujemy objętość dostarczoną płynu rzędu 0,6 ml co przy założonym DPC daje nam dawkę dostarczoną rzędu 0,6 mg.
Czy można wyliczyć dawkę dostarczoną w ciągu jednej minuty trwania zabiegu?
W tym przypadku zamiast parametru RLV (rzeczywistej objętości płynu na cały zabieg) wykorzystujemy parametr LO (wydatek płynu na jedną minutę). 40% tej wartości można potraktować jako objętość dostarczona w ciągu 1 minuty zabiegu a po wymnożeniu przez DPC lub DSC jako dawkę dostarczoną w ciągu 1 minuty zabiegu. Przy BF = 16/min obliczenia można prowadzić z błędem wynoszącym +/- 40%*(LO/16), dla BF = 30/min z błędem wynoszącym +/- 40%*(LO/30) itd. Błąd uwzględniamy, ponieważ nie ma gwarancji, że w ciągu jednej minuty chory wykona dokładnie skończoną liczbę cykli oddechowych (części cyklu może „zabraknąć” na koniec 1 minuty inhalacji lub 1 cykl może „wystawać” poza 1 minute inhalacji).
Dlaczego opisany sposób obliczeń jest niewystarczający w przypadku kalkulacji dawek u małych dzieci ?
Dzieje się tak dlatego, że jednym z podstawowych założeń przyjętych w tym artykule był postulat pełnego, bezstratnego zagospodarowania aerozolu w czasie wdechu. Innymi słowy przyjęliśmy jako pewnik, że objętość wdechowa TV daje gwarancję, że cała objętość produkowanego w czasie TI aerozolu „zmieści się” w niej bez dodatkowych strat. Uproszczenie wprowadzono głównie w tym celu, by nie komplikować i nie zagmatwać wyjaśnień oraz skupić się jedynie na stratach w fazie wydechowej cyklu.
W rzeczywistości nie mamy prawa zakładać z góry, że każdy pacjent z każdego sprzętu, bezwarunkowo, w 100% wykorzysta chmurę aerozolu powstająca w trakcie wykonywania przez niego wdechu. Sytuacja staje się wręcz dramatyczna, gdy podejmujemy próbę leczenia niemowląt i małych dzieci sprzętem tzw. „mocnym”, cechującym się dużymi wartościami AO. Problem oszacowania dawki dostarczonej w warunkach deficytu objętości wdechowej TV względem produkcji aerozolu AO poruszony jest w artykule tyczącym metodyki wyliczania dawki dostarczonej u dzieci.
