Введение
Устройство для доставки лекарств
В медицине небулайзер (американский английский) или небулайзер (британский английский) – это устройство для доставки лекарств, используемое для введения медикаментов в виде тумана, вдыхаемого в легкие. Небулайзеры обычно применяются для лечения астмы, муковисцидоза, ХОБЛ и других респираторных заболеваний или нарушений. Они используют кислород, сжатый воздух или ультразвуковую энергию для расщепления растворов и суспензий на мелкие аэрозольные частицы, которые вдыхаются через мундштук устройства. Аэрозоль – это смесь газа и твердых или жидких частиц.
Руководящие принципы
Различные руководства по лечению астмы, такие как руководства Глобальной инициативы по астме [GINA], Британские рекомендации по ведению астмы, Канадские педиатрические консенсусные руководства по астме и руководства США по диагностике и лечению астмы, рекомендуют использовать дозируемые ингаляторы вместо небулайзерной терапии. Европейское респираторное общество признает, что, несмотря на использование небулайзеров в больницах и домашних условиях, значительная часть этого использования может быть необоснованной с точки зрения доказательной медицины.
Эффективность
Недавние данные свидетельствуют о том, что небулайзеры не более эффективны, чем дозируемые ингаляторы (MDI) с использованием спейсеров. Дозируемый ингалятор с использованием спейсера может быть предпочтительнее для детей при остром приступе астмы. Европейское респираторное общество обратило внимание на риск, связанный с нестабильностью размера капель, возникающий при продаже устройств для небулизации отдельно от раствора для небулизации. Исследование показало, что такая практика может приводить к изменению размера капель в 10 раз и более при переходе от неэффективной к высокоэффективной системе небулайзера. Глюконат кальция является препаратом первой линии для лечения при попадании HF на кожу. При использовании небулайзера глюконат кальция доставляется в легкие в виде аэрозоля для нейтрализации токсичности вдыхаемых паров HF.
Осаждение аэрозолей
Характеристики осаждения в легких и эффективность аэрозоля во многом зависят от размера частиц или капель. Как правило, чем меньше размер частицы, тем выше вероятность ее проникновения и удержания в периферических отделах легких. Однако для очень мелких частиц диаметром менее 0,5 мкм существует риск полного избежания осаждения и выведения с выдохом. В 1966 году Рабочая группа по динамике легких, занимавшаяся преимущественно изучением опасности ингаляции токсичных веществ окружающей среды, предложила модель осаждения частиц в легких. Согласно этой модели, частицы диаметром более 10 мкм с наибольшей вероятностью осаждаются в ротовой полости и глотке, частицы диаметром 5–10 мкм демонстрируют переход от осаждения в ротовой полости к осаждению в дыхательных путях, а частицы диаметром менее 5 мкм чаще осаждаются в нижних дыхательных путях и являются подходящими для использования в фармацевтических аэрозолях. Процессы небулизации моделировались с применением вычислительной гидродинамики.
Небулайзер
Наиболее часто используемыми небулайзерами являются струйные небулайзеры, которые также называют "атомайзерами". Струйные небулайзеры подсоединяются трубкой к источнику сжатого газа, обычно сжатого воздуха или кислорода, который с высокой скоростью пропускается через жидственный препарат, превращая его в аэрозоль для последующего вдыхания пациентом. В настоящее время наблюдается тенденция среди врачей отдавать предпочтение назначению ингалятора с дозированной подачей под давлением (pMDI) вместо струйного небулайзера, который производит значительно больше шума (часто 60 дБ во время работы) и менее удобен в переноске из-за большего веса. Однако струйные небулайзеры широко используются в больницах для пациентов, которым сложно пользоваться ингаляторами, например, при тяжелых респираторных заболеваниях или острых приступах астмы. Главное преимущество струйного небулайзера – его низкая стоимость эксплуатации. Если пациенту требуется ежедневное ингаляционное введение лекарства, использование pMDI может оказаться довольно дорогим. В настоящее время некоторым производителям удалось снизить вес струйного небулайзера до чуть более полукилограмма (чуть менее полутора фунтов), что позволяет им позиционировать его как портативное устройство. По сравнению со всеми другими ингаляторами и небулайзерами, шум и большой вес остаются основными недостатками струйного небулайзера.
Мягкий ингалятор тумана
Медицинская компания Boehringer Ingelheim также изобрела устройство под названием Respimat Soft Mist Inhaler в 1997 году. Эта новая технология обеспечивает дозированную подачу препарата, поскольку жидное дно ингалятора вращается вручную по часовой стрелке на 180 градусов, накапливая напряжение в пружине, окружающей гибкий резервуар с жидкостью. При активации нижней части ингалятора энергия пружины высвобождается и оказывает давление на гибкий резервуар, заставляя жидкость распыляться через два сопла, формируя мягкий туман для ингаляции. Устройство не содержит газового пропеллента и не требует питания от батарей или сети. Средний размер частиц тумана составил 5,8 микрометра, что могло бы указывать на потенциальные проблемы с эффективностью доставки лекарства в легкие. Однако последующие исследования опровергли это предположение. Благодаря очень низкой скорости тумана, Respimat Soft Mist Inhaler фактически демонстрирует более высокую эффективность по сравнению с обычным pMDI. В 2000 году были представлены аргументы в Европейское респираторное общество (ERS) с просьбой уточнить или расширить определение небулайзера, поскольку Respimat Soft Mist Inhaler, с технической точки зрения, можно было классифицировать как "небулайзер с ручным приводом" и как "pMDI с ручным приводом".
Ультразвуковой волновой небулайзер
Ультразвуковые небулайзеры были изобретены в 1965 году как новый тип портативных ингаляторов. Технология, используемая в ультразвуковом небулайзере, заключается в том, что электронный генератор создает высокочастотную ультразвуковую волну, которая вызывает механические колебания пьезоэлектрического элемента. Этот вибрирующий элемент контактирует с резервуаром для жидкости, и его высокочастотные колебания достаточны для образования мелкодисперсного аэрозоля. Поскольку они создают аэрозоль за счет ультразвуковых колебаний, а не с помощью громоздкого воздушного компрессора, их вес невелик. Дополнительным преимуществом является практически бесшумная работа ультразвуковых колебаний. Примеры этих современных ингаляторов: Omron NE U17 и Beurer Nebulizer IH30.
Технология вибрирующих сеток
Новое значительное усовершенствование в области небулайзеров произошло около 2005 года с разработкой ультразвуковой технологии вибрирующей мембраны (VMT). В этой технологии мембрана/сетка с 1000–7000 лазерно-просверленными отверстиями вибрирует над резервуаром с жидкостью, создавая давление, которое выталкивает через эти отверстия туман из очень мелких капель. Эта технология эффективнее, чем использование вибрирующего пьезоэлектрического элемента на дне резервуара с жидкостью, что позволяет сократить время процедуры. Проблемы, свойственные ультразвуковым волновым небулайзерам – избыточное расходование жидкости и нежелательный нагрев лекарственного раствора – также были решены в новых небулайзерах с вибрирующей мембраной. К доступным небулайзерам VMT относятся: Pari eFlow, Respironics i Neb, Beurer Nebulizer IH50 и Aerogen Aeroneb. Поскольку стоимость ультразвуковых небулайзеров VMT выше, чем у моделей, использующих более ранние технологии, большинство производителей продолжают предлагать классические струйные небулайзеры.
Использование и приложения
Небулайзеры принимают лекарство в виде жидкого раствора, который часто загружается в устройство непосредственно перед использованием. Кортикостероиды и бронходилататоры, такие как сальбутамол (альбутерол USAN), часто используются, а иногда и в комбинации с ипратропием. Лекарственные препараты ингалируются, а не принимаются внутрь, чтобы нацелить их действие на дыхательные пути, что ускоряет наступление эффекта и снижает побочные эффекты по сравнению с другими способами введения. В 1864 году в Германии был изобретен первый паровой небулайзер. Этот ингалятор, известный как «паровой спрей-ингалятор Сигеля», использовал принцип Вентури для распыления жидкого лекарства, что стало началом небулайзерной терапии. Важность размера капель тогда еще не была понята, поэтому эффективность этого первого устройства, к сожалению, была посредственной для многих медицинских соединений. Паровой спрей-ингалятор Сигеля состоял из спиртовой горелки, которая кипятила воду в резервуаре, образуя пар, который затем проходил через верхнюю часть и в трубку, погруженную в фармацевтический раствор. Прохождение пара увлекало лекарство в пар, который пациент вдыхал через стеклянный мундштук. Первый пневматический небулайзер, работающий от электрического воздушного компрессора, был изобретен в 1930-х годах и получил название «Пневмостат». С помощью этого устройства вводилась медицинская жидкость (обычно хлорид эпинефрина, используемый в качестве бронхорасширяющего средства для устранения спазма бронхов). В качестве альтернативы дорогостоящему электрическому небулайзеру многие люди в 1930-х годах продолжали использовать гораздо более простой и дешевый ручной небулайзер, известный как Parke Davis Glaseptic. В 1956 году компания Riker Laboratories (3M) представила технологию, конкурирующую с небулайзерами, – ингаляторы с дозированной подачей под давлением, Medihaler iso (изопреналин) и Medihaler epi (эпинефрин) стали первыми двумя продуктами. В этих устройствах лекарство заливалось при низкой температуре и доставлялось в точных дозах через специальные дозирующие клапаны, приводимые в действие газовым пропеллентом (например, фреоном или менее вредным для окружающей среды HFA). В 1964 году был представлен новый тип электронного небулайзера – «ультразвуковой волновой небулайзер». Сегодня технология небулизации используется не только в медицинских целях. Ультразвуковые волновые небулайзеры также применяются в увлажнителях воздуха для распыления водяных аэрозолей, увлажняющих сухой воздух в помещениях. Однако в наиболее распространенных типах электронных сигарет, продаваемых в настоящее время, ультразвуковой волновой небулайзер не используется, поскольку он оказался недостаточно эффективным для этого типа устройств. Вместо этого в электронных сигаретах теперь используется электрический испаритель, либо в прямом контакте с абсорбирующим материалом в «пропитанном испарителе», либо в сочетании с технологией небулизации, связанной с «распылительным струйным испарителем» (в виде жидких капель, распыляемых высокоскоростным потоком воздуха, проходящим через небольшие каналы впрыска Вентури, просверленные в материале, пропитанном никотином).