Czy duszność ma wpływ na jakość i skuteczność leczenia?

Kilka słów o fizjologicznym podziale faz cyklu oddechowego

Oddychanie jest cyklicznym przemieszczaniem powietrza w przestrzeni dróg oddechowych. Cykl oddechowy składa się z fazy wdechu i wydechu. Podstawowym prawem rządzącym leczeniem inhalacyjnym jest fakt, że podanie leku możliwe jest wyłącznie w fazie wdechowej. Nie ma możliwości podania leku, gdy powietrze jest wydychane.

Liczbę pełnych cykli możliwych do wykonania w ciągu jednej minuty, czyli częstość oddechów wyraża parametr BF. Na  przedstawionym poniżej rysunku zilustrowano prawidłowość, że przy stałej BF, pomimo różnego kształtu przebiegu cyklu oddechowego, czas trwania cyklu (RCT) jest identyczny. Linia zielona obrazuje wdech fizjologiczny, którego czas trwania obejmuje 40% czasu całego cyklu. Jeśli przy niezmienionej częstości oddychania wystąpi obturacja (skurcz oskrzeli), wówczas proporcje faz ulegną zmianie.

Linia czerwona obrazuje fazę wdechu w chwili wystąpienia znacznej duszności wydechowej. Wydechowej, czyli z bezproblemowym (“bez-oporowym”) wdechem oraz koniecznością aktywnego pokonywania oporu wydechowego, co wymaga zarówno wysiłku jak i dłuższego czasu. Tym razem na wdech przypada jedynie 20% czasu trwania całego cyklu. Znając częstość oddychania BF z łatwością wyliczamy czas jednego cyklu. Znając czas cyklu i proporcje faz – bez trudu wyliczamy czas trwania wdechu w powiązaniu ze stopniem drożności oskrzeli.

O jakiej duszności mówimy, czyli astma i zespół krupu

Przy planowaniu nebulizacji zawsze trzeba brać pod uwagę aktualny stan drożności dróg oddechowych. Stwierdzenie to nie jest wyłącznie sloganem czy hasłem: zjawiska towarzyszące duszności mają istotny wpływ na przebieg samego leczenia. Warto je poznać i zrozumieć. Wiadomo już, że w chorobach obturacyjnych problem stanowi patologiczny opór na drodze powietrza usuwanego z płuc podczas wydechu. Temat ten jest znany i nie wymaga szerszego komentowania.

Leczenie inhalacyjne stosujemy jednak również w przypadku chorób górnych dróg oddechowych, na przykład w podgłośnionym zapaleniu krtani. Istota tego problemu sprowadza się do występowania oporu na drodze wdychanego powietrza.

O ile w przypadku osób dorosłych gradient przyrostu oporu przy zapaleniu okolicy podgłośnionej krtani jest nieistotny, o tyle u dzieci, z racji specyfiki budowy krtani, ma bardzo istotne implikacje kliniczne i patofizjologiczne. Pokonanie oporu wdechowego wymaga wysiłku a czas potrzebny do wypełnienia płuc powietrzem znacząco rośnie.

W obu przypadkach, to jest astmy i zespołu podgośniowego zapalenia krtani, jesteśmy w stanie uprawdopodobnić,  co dzieje się z czasem wdechu przy rosnącej obturacji i/lub obrzęku podgłośniowym. Dobrze obrazuje to poniższy rysunek.

Jak widać, wraz z nasilaniem się stopnia ciężkości choroby faza wdechu zachowuje się odmiennie w zależności od miejsca występowania oporu. Przy oporze zlokalizowanym obwodowo czas trwania wdechu rośnie. Przy oporze zlokalizowanym centralnie czas trwania wdechu ulega skróceniu.

Można zaryzykować stwierdzenie, że :

Zarówno w astmie oskrzelowej, jak i w podgłośniowym zapaleniu krtani zaburzenia drożności mają wiele przyczyn, jednak można wyróżnić dwie główne ich grupy: skurcz/obrzęk ścian dróg oddechowych oraz mechanizm dynamicznego zapadania się ścian dróg oddechowych (w astmie i POChP znany jako mechanizm „pułapki powietrznej”).

W naszej świadomości ugruntowany jest obraz ciśnienia statycznego gazu, wywierającego jednakowy nacisk, we wszystkich kierunkach, na wszystkie ściany naczynia, w którym się znajduje. Identyczna zasada obowiązuje w odniesieniu do gazu otaczającego naczynie: jest ono ściskane z jednakową siłą ze wszystkich stron. Jeśli ponadto naczynie jest otwarte – nacisk gazu od wewnątrz i na zewnątrz naczynia są identyczne i pozostają w równowadze.Warunki zmieniają się, gdy gaz zawarty w samym naczyniu lub gaz otaczający naczynie zaczyna się poruszać. Ponieważ w fizyce „coś” nie może powstać z „niczego”, zrozumiałe staje się, że zwiększone ciśnienie czoła fali poruszającego się gazu musiało wzrosnąć kosztem zmniejszenia ciśnienia na ścinki naczynia. Jeśli dodatkowo na pewnym odcinku naczynie z przepływającym gazem ulega zwężeniu, wówczas prędkość przepływu gwałtownie rośnie a ciśnienie na ścianki naczynia spada.

Przykład 1: W statycznej sytuacji (A) ciśnienia we flakonie z perfumami i w rurce rozpylacza są wyrównane. Nic ciekawego się nie dzieje. W sytuacji (B) strumień powietrza przepływa prostopadle do pionowej rurki zanurzonej w płynie.

Okazuje się, że poziom płynu podnosi się ku górze. Dlaczego tak się dzieje?

 

Choć może zabrzmi to paradoksalnie – ciśnienia w rurce pionowej nie zmieniają się. Zwróć jednak uwagę na czerwone strzałki ciśnienia tuż ponad rurką. O ile w sytuacji (A) wartości ciśnienia są jednakowe we wszystkich kierunkach, w tym ku dołowi, co równoważy i “blokuje” ciśnienie w rurce pionowej, o tyle w sytuacji (B) równowaga jest zaburzona. Tę równowagę zaburzyło szybko przemieszczające się powietrze wypadające z rurki poziomej. Ponieważ suma ciśnień musi pozostawać stała, składowa dynamiczna ciśnienia, skierowana poziomo w lewo “zabrała znaczną część ciśnienia” ze składowych skierowanych ku górze i ku dołowi. W tej sytuacji, ciśnienie obecne w rurce pionowej, chociaż samo nie rośnie, staje się jednak relatywnie wyższe w stosunku do obniżonego ciśnienia tuż nad nią. Znając sekrety mechanizmu spadku ciśnienia przyściennego w przewodach z szybko poruszającym się gazem można podać kolejne przykłady.

Przykład 2 – stridor wdechowy w podgłośniowym zapaleniu krtani.

Mechanizm napędowy dla oddychania stanowią mięśnie ściany klatki piersiowej, mięsień przepony i mięśnie pomocnicze. Nie wnikając w szczegóły można stwierdzić, że krtań i tchawica leżą poza obrębem tego mechanizmu, zatem układ ciśnień wewnątrz klatki piersiowej nie ma bezpośredniego wpływu na zachowanie się ścian krtani i tchawicy.

W czasie wydechu rośnie ciśnienie w klatce piersiowej, jednak nie jest ono w stanie “zacisnąć” tchawicy – ponieważ jest ona poza obrębem klatki piersiowej. Drugim czynnikiem jest fakt, że ciśnienia wydechowe mogą być generowane aktywnie i być znacząco wyższe od otaczającego ciśnienia atmosferycznego. Z tych przyczyn, pomimo, że wydychane powietrze ma swój przepływ, ciśnienie atmosferyczne nie jest w stanie zaciskać tchawicy

W czasie wdechu ciśnienie w klatce piersiowej spada, jednak krtań i tchawica pozostają poza tym układem: otacza je normalne ciśnienie atmosferyczne a nie podciśnienie klatki piersiowej. Przy podgłośnionym zapaleniu krtani powstaje “zwężka”, która determinuje wszelkie dalsze konsekwencje dynamiki przepływu i zaburzenie równowagi ciśnień. Im większe zwężenie światła tchawicy, tym szybszy przepływ; a im szybszy przepływ tym mniejsza składowa ciśnienia zdolna “rozpychać” ściany tchawicy na zewnątrz. Przewagę zyskuje relatywnie wyższe ciśnienie atmosferyczne, które “zaciska krtań od zewnątrz” lub inaczej: sprawia, że krtań “bardziej się zapada”. Oba cudzysłowy użyte świadomie.

Przykład 3: pułapka powietrzna w astmie i POChP.

Drobne oskrzeliki, w przeciwieństwie do tchawicy, sytuują się wewnątrz “mechanizmu napędowego” dla oddychania. Ma to swoje konsekwencje dla ich rozszerzania się i zapadania.

Zachodzą mianowicie zdarzenia odwrotne niż w podgłośnionym zapaleniu krtani: podczas rozszerzania się klatki piersiowej i obniżania przepony oskrzeliki rozszerzają się, natomiast w czasie wydechu są kompresowane.

Czy należy mieć w zanadrzu kilka strategii nebulizacji

Z perspektywy planowania terapii inhalacyjnej konsekwencje zaburzeń przepływu są jednak diametralnie różne dla schorzeń krtani i schorzeń oskrzeli. Jeśli przyjmiemy, że w okresie remisji choroby proporcja fazy wdechu do wydechu ma się jak 40% do 60%, to zależnie od miejsca obturacji i jej nasilenia skuteczność podawania aerozolu może się intensyfikować lub dramatycznie maleć.

Strategie GDO – DDO. Jak je planować?

1. Wykorzystuj wiedzę na temat MMAD aerozolu. W bloku “Coś dla wygody i pożytku” znajdź zakładkę “AEROZOL: MMAD”. Zorientuj się, który z inhalatorów lepiej lokuje chmurę w dolnych, a który w górnych piętrach drzewa oskrzelowego. Przy leczeniu astmy, szczególnie u niemowląt i małych dzieci wybieraj opcję z najniższą wartością MMAD. Przy schorzeniach krtani wybieraj aerozol grubokroplisty, o jak najwyższej wartości MMAD.

2. Wykorzystuj wiedzę na temat frakcji FPF aerozolu. W bloku “Coś dla wygody i pożytku” znajdź zakładkę “AEROZOL: FPF”. Przełączając suwak GDO/DDO zorientuj się, który z inhalatorów ma wysoką, a który niską wartość FPF. Przy leczeniu astmy, szczególnie u niemowląt i małych dzieci wybieraj opcję z najwyższą wartością FPF. Przy schorzeniach krtani wybieraj aerozol grubokroplisty, o jak najniższej wartości FPF. Przełącz suwak i sprawdź jednym rzutem oka frakcje cząstek grubokroplistych – wybierz sprzęt gwarantujący maksymalną podaż w obrębie GDO.

3. Minimalizuj ryzyko zbędnych i niepożądanych działań leku. Jeśli nie znajdujesz rozwiązań “standardowych” przejmij inicjatywę i aktywnie wpływaj na jakość aerozolu dostosowując jego cechy do potrzeb konkretnej sytuacji klinicznej.

W wielu przypadkach niezbędne jest precyzyjne posługiwanie się sprzętem i aerozolem tak, by planowo i w pełni świadomie osiągać szczyt depozycji w pożądanym obszarze. Antybiotyk kierowany do pęcherzyków płucnych, β2 mimetyk kierowany do drobnych oskrzeli czy glikokortykosteroid kierowany w podgłośniową okolicę krtani muszą mieć inny rozmiar cząstki by spełnić swoje zadanie w określonym miejscu. W przeciwnym wypadku depozycja nastąpi poza planowanym miejscem docelowym.

Czy można świadomie modyfikować aerozol?

Przypomnijmy, że cząsteczki aerozolu możemy w pewnym zakresie kształtować zgodnie z bieżącymi potrzebami, na przykład:

1. wybierając inne niż opisywane dotąd modele inhalatorów, produkujące aerozol o pożądanych cechach, na przykład

2. wymieniając elementy tego samego nebulizatora odpowiedzialne za wytwarzanie chmury cząstek.

W innych konstrukcjach1) zmiana charakterystyki chmury następuje poprzez zmianę ustawienia pierścienia regulacyjnego.

3. Zmieniając siatkę w inhalatorze siateczkowym (uwaga!  dotyczy tylko dokładnie scharakteryzowanych modeli).

4. Zmieniając odpowiednio czas zabiegu (pomocna może być zakładka “CZAS I TEMPO NEBULIZACJI” w bloku “Coś dla wygody i pożytku”).

5. Zmieniając odpowiednio dawkę leku i/lub koncentracje leku.

Jak zorientować się w MMAD i FPF aerozolu?

Wielu producentów sprzętu dostrzega i rozumie rolę jakości aerozolu w odniesieniu do zmieniających się potrzeb terapeutycznych. Dane na ten temat znajdujemy co raz częściej w instrukcjach obsługi markowych inhalatorów1).

Treść instrukcji obsługi mówi nam, jakiemu ustawieniu sprzętu odpowiada konkretna charakterystyka aerozolu. Szczególnie pomocne i przydatne są dane ilustrujące rozkłady skumulowane dla poszczególnych ustawień głowicy. Posłużymy się nimi do doskonalenia umiejętności ekstrapolacji danych w nich zawartych.

Mediana rozkładu masowego aerodynamicznych średnic cząstek aerozolu (Mass Median Aerodynamic Diameter = MMAD) przypada dokładnie w miejscu, w którym masa aerozolu podzielona jest na połowy: 50% masy wszystkich cząstek przypada na cząstki o średnicach mniejszych od MMAD i analogicznie – 50% masy aerozolu przypada na cząstki większe od MMAD.  Poziomą linię podziału masy na dwie połowy wyróżniono znacznikiem “50%” na żółtym tle.

Wykreślamy linię poziomą od znacznika 50% i odnajdujemy punkt jej przecięcia z grafem rozkładu skumulowanego. Przypomnijmy: 50% masy aerozolu lezy po stronie lewej od punktu przecięcia, kolejne 50% masy aerozolu leży na prawo od punktu przecięcia. Do jakiej wartości średnic odnosi się mediana rozkładu masowego? Kreślimy linię pionową przechodząca przez punkt przecięcia znacznika 50%  z grafem rozkładu skumulowanego i rzutujemy ją w dół na oś wartości  średnic. Odczytujemy wartość MMAD jako 3µm.

W daleko idącym uproszczeniu można przyjąć, że, czym dla MMAD była wartość rozdzielająca 50% mas, tym dla FPF jest wartość 5 µm, rozdzielająca chmurę na masę aerozolu, który jest zdolny do penetracji poniżej linii krtani oraz  masę aerozolu o znikomej szancie na wnikanie wgłąb układu oddechowego.

Po wyznaczeniu punktu przecięcia linii pionowej wyprowadzonej ku górze od znacznika 5 µm z grafem rozkładu wykreślamy linię poziomą, biegnącą w lewo ku osi rzędnych. Wskazuje ona na wartość około 72%. Taka frakcja FPF daje szanse na zdeponowanie powyżej 70% masy leku docierającego do dróg oddechowych poniżej linii krtani.

1) na podstawie : A3 Complete (NE-C300-E) Instrukcja obsługi IM-NE-C300-E-02-02/2015

Strategie obturacja – remisja. Jak je planować?

1. Wraz z narastaniem stridoru wdechowego czas depozycji ulega wydłużeniu, co jest zjawiskiem wysoce pożądanym. Z uwagi na relatywnie krótki oraz nie często powtarzający się okres trwania duszności nie wydaje się konieczne  aktywne ingerowanie w tok inhalacji.

2. Ustępowanie stridoru oznacza stopniowe skracanie się czasu, w którym aerozol jest skutecznie dostarczany. Po osiągnięciu proporcji faz typowej dla normy dalsze skracanie czasu wdechu odzwierciedla ciężkość obturacji. Dla uproszczenia można przyjąć, że ciężkiej obturacji odpowiada 20% udział fazy wdechu w czasie trwania pełnego cyklu oddechowego. W tej sytuacji czas dostępny  dla celu podania aerozolu jest o połowę krótszy niż przy oddychaniu  normalnym, zatem:

Poradnia Alergologiczna g.119

© ESKULAP 2023