AEROSOL-MEDIKATION DES KINDES MIT ASTHMA BRONCHIALE

Mittwoch, 3. März 2004 3. Vortrag
AEROSOL-MEDIKATION DES KINDES
MIT ASTHMA BRONCHIALE
Topische Therapie, Verneblergerät,
Dosieraerosol, Pulverinhalator, Spacer
Univ.-Prof. Dr. Maximilian ZACH
Universitätsklinik für Kinder- und Jugendheilkunde
Klinische Abteilung für Pädiatrische Pulmonologie/AllergologieAuenbruggerplatz
30, 8036 Graz
Tel.: 0316/385-0, Fax: 0316/385-3300
E-Mail: maximilian.zach@uni-graz.at
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Grundsätzliches:
Ein Großteil der pädiatrischen Asthmatherapie erfolgt auf dem topischen, d.h. inhalativen Weg. Dazu
ergeben sich bei Kindern aber besondere Probleme und Schwierigkeiten, welchen durch geeignete
Inhalationsgeräte und adäquate Inhalationstechnik zu begegnen ist. Grundvoraussetzung der
pädiatrischen Asthmatherapie ist ein Erreichen der kleinen Luftwege, sog. „small airway targeting”.
Dazu sollte das Aerosol einen mittlere aerodynamischen Massendurchmesser von etwa 2 µ haben,
die Streuung um diesen Idealdurchmesser soll möglichst gering bleiben. Neben diesen Überlegungen
zur Aerosolqualität ist natürlich bei allen Inhalationsgeräten auf Einfachheit, Robustheit und adäquate
Hygiene zu achten.
Verneblergeräte:
In der pädiatrischen Asthmatherapie sind vorwiegend Düsenverneblergeräte zum Einsatz gekommen.
Da die vorliegenden Geräte einen Nebelausstoß haben, der deutlich unter den inspiratorischen
Flußraten von auch kleinen Kindern liegt, ergibt sich das grundsätzliche Dosierungsproblem,
daß kleine Kinder in Relation zu ihrer Größe ihres Respirationstraktes mehr inhalieren als größere
Patienten. Die Aerosoldepositionsverteilung zwischen oberem und unterem Luftweg zeigt ebenfalls
altersabhängige Unterschiedlichkeiten. Für exakt zu dosierende Substanzen ist deshalb das Düsenverneblergerät
eine problematische Inhalationsform. Neuere Gerätekonstruktionen, wie Atemzugsverstärkung
und adaptative Systeme machen das Thema noch komplexer. Letztlich ergibt sich
für Verneblergeräte auch noch das Problem der Kosten und der etwas schwierigeren Hygiene. Aus
allen dargestellten Gründen werden Verneblergeräte heute nur mehr in Ausnahmefälle als Langzeitinhalationsprinzip
in der pädiatrischen Asthmatherapie verwendet; nach wie vor haben sie aber
einen bedeutenden Platz in der Erstversorgung von neuen, d.h. nicht auf andere Inhalationsformen
geschulten Patienten. Grundsätzlich ist hier als „Interface“ ein Mundstück vorzuziehen; bei Kindern
unter 4 Jahren müssen Masken verwendet werden.
Dosieraerosol:
Hier ergeben sich für Kinder zwei grundsätzliche Probleme. Einerseits ist bei kleinen anatomischen
Verhältnissen der Abstand zwischen Düse und Rachenhinterwand gering; aufgrund der hohen Initialgeschwindigkeit
des Sprühstoßes wird ein Großteil des Medikamentes auf der Rachenhinterwand
impaktiert und geht damit für die Inhalation verloren. Zweites Problem ist die bei Kindern meist
mangelnde Koordination zwischen manueller Auslösung und Inhalationsmanöver. Beide Nachteile
werden durch die Verwendung von Vorschaltkammern, sog. „Spacern“ kompensiert. Diese entfernen
die Düse weit vom Rachen und neutralisieren effektiv Koordinationsprobleme. Typische
Spacerprobleme sind falsche Größe und elektrostatische Aufladung. Ersterem ist mit unterschiedlich
großen Spacern, letzterem mit Metallspacern oder Detergentien zu begegnen. Spezielle Konstruktionen
für Säuglinge und Kleinkinder erlauben auch hocheffektive Therapie bei kleinsten Patienten.
Atemzugsaktivierte Inhalationssysteme:
Bei diesen „Pulverinhalatoren“ wird das Aerosol durch den Atemzug des Patienten selbst entleert.
Vorteil dieser Applikationsform ist das Vermeiden eines Koordinationsproblems zwischen Auslösung
und Inhalation. Allerdings benötigen diese Inhalatoren eine inspiratorische Minimalströmung
zur effektiven Entleerung des Wirkstoffes und diese ist in der Regel erst ab einem Alter von 4 Jahren
erreichbar. Bei Patienten mit akutem Asthma ist gelegentlich eine solche Minimalströmung ebenfalls
nicht erzielbar; dementsprechend sind atemzugsaktivierte Inhalationssysteme nicht ideal
zur Akuttherapie geeignet. Alle Pulverinhalatoren sind feuchtigkeitsempfindlich.
Schlußfolgerungen:
Aus den dargestellten Gesichtspunkten ergibt sich ein altersbezogenes Schema zur Auswahl des
geeigneten Inhalationsgerätes. Die so getroffene richtige Gerätewahl, in Kombination mit einer
sorgfältigen Schulung von kindlichem Patienten und Eltern ist Voraussetzung für eine effektive pädiatrische
Asthmatherapie.
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GRUNDLAGEN DER
AEROSOL-THERAPIE
Grundprinzip der topischen Therapie:
Wirkstoff sollte erkrankten Teil der respiratorischen
Oberfläche treffen!
„Gezieltes“ Aerosol (Targeting)
GRUNDLAGEN DER
AEROSOL-THERAPIE
1. Large airway targeting
2. Small airway targeting
3. Alveolar targeting
FORDERUNGEN AN DAS GERÄT
Small Airway Targeting:
Entsprechende Partikelgröße = „Respirable particles“
von 2 - 5 µm
(Grundsätzliche Charakterisierung des Aerosols durch
MMAD und geometrische Standarddeviation)

WEITERE FORDERUNGEN
AN DAS GERÄT
1. Stabilität: Reproduzierbare Leistung über lange Zeit
2. Interface: Vermeidung von Störfaktoren am Weg
vom Gerät zum Patienten
3. Hygiene: Keimfreiheit und Reinigbarkeit
(Trocknung)
4. Aerosol-Verträglichkeit: Beachtung von Osmolarität,
pH und Temperatur
DER PATIENT:
DIE GRÖSSE DES RESPIRATIONSTRAKTES
Aerosol-Verteilung zwischen oberen und unteren Luftwegen:
Fazit: Sehr geringe
intrapulmonale
Deposition bei kleinen
Patienten (Säuglinge,
Kleinkinder).
DER PATIENT:
DIE GRÖSSE DES RESPIRATIONSTRAKTES
Aerosol-Deposition im Patienten:
Grundsätzlich: Interaktion von Tröpfchengröße mit
Größe und Geometrie des Respirationstraktes.
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DER PATIENT:
DIE GRÖSSE DES RESPIRATIONSTRAKTES
Aerosol-Deposition im Patienten:
Kleine versus große Lunge:
• Kleinere anatomische Verhältnisse �
zentralere Deposition
• Niedrigerer inspiratorischer Fluß resultiert in
weniger Impaktion � peripherere Deposition
• Höhere Atemfrequenz resultiert in reduzierter
Sedimentationszeit � zentralere Deposition
DER PATIENT:
DIE GRÖSSE DES RESPIRATIONSTRAKTES
Aerosol-Deposition im Patienten:
Kleine versus große Lunge:
Schlußfolgerung:
Depositionsvergleiche Kind – Erwachsener liegen
kaum vor (Problematik der Radioaerosol-Studien);
dementsprechend keine ausreichenden Daten zum
Einfluß der Respirationstraktgröße auf die
Depositionstopographie!
DER PATIENT:
BRONCHIALE ERKRANKUNGEN
Problem der respiratorischen Verteilungsstörung:
Gesund
Inhomogene Obstruktion

DER PATIENT:
BRONCHIALE ERKRANKUNGEN
Problem der respiratorischen Verteilungsstörung:
Beispiel: Periphere versus
zentrale Deposition
DER PATIENT:
BRONCHIALE ERKRANKUNGEN
Einfluß auf das Atemmuster
(Verschiebung des I/E-Verhältnisses):
DER PATIENT: ATEMMUSTER
Empfohlenes Atemmuster:
• Verneblergerät: Niederfrequente, leicht vertiefte
Ruheatmung
• Dosieraerosol, Atemzugsaktivierte
Inhalationssysteme: Langsames inspiratorisches
Vitalkapazitätsmanöver mit anschließender
Atempause bei TLC
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DER PATIENT:
PHARMAKOKINETIK DES WIRKSTOFFES
Beispiel: Topische Steroide
DER PATIENT:
PHARMAKOKINETIK DES WIRKSTOFFES
Beispiel: Topische Steroide
Maximal erreichbarer Therapeutischer Index
(Pulmonale Dosis/Systemische Dosis)
Dosieraerosol
Dosieraerosol + Spacer
Pulverinhalator
Pulverinhalator + Mundspülung
DER PATIENT:
DER NASALE FILTER
Interface: Maske versus Mundstück
0.44
0.66
0.66
0.80
Fazit: Bei Behandlung der
unteren Luftwege Nase wenn
möglich immer umgehen!

VERNEBLERGERÄT
Einfache Düsenverneblergeräte (Venturi-Prinzip):
VERNEBLERGERÄT
Einfache Düsenverneblergeräte (Venturi-Prinzip):
Zu beachten:
1. Zuziehen von Luft (air entrainment)
2. Verneblerleistung abhängig von Gasflow
3. Aerosol-Überschuß in Exspiration
VERNEBLERGERÄT
Zuziehen von Luft (air entrainment):
Fazit: Kleiner
Respirationstrakt
inhaliert gleich viel
Aerosol wie großer �
Dosierungsproblem.
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VERNEBLERGERÄT
Verneblerleistung abhängig von Gasflow:
Fazit: Einhaltung jenes Gasflows, der optimales Tröpfchenspektrum
gewährleistet � Aerosolqualität versus Vernebelungszeit.
VERNEBLERGERÄT
Aerosol-Überschuß in Exspiration:
Fazit: Verwendung von Ventil-Filtersystemen bei Vernebelung
„kritischer“ Substanzen.
VERNEBLERGERÄT
Atemzugsverstärkte (breath-enhanced) Verneblergeräte:

VERNEBLERGERÄT
Atemzugsverstärkte (breath-enhanced) Verneblergeräte:
Fazit: Verwendung der atemzugsverstärkten Verneblergeräte, wenn
maximale Aerosol-Utilisation wichtiger erscheint als Dosierungsfragen.
VERNEBLERGERÄT
Adaptive Systeme
Fazit: Neues System mit Vor- und Nachteilen.
DAS DOSIERAEROSOL
Probleme:
1. Koordination Atemmanöver – Dosieraerosolauslösung
2. Sprühstoßgeschwindigkeit – Abstand Düse-Rachenhinterwand
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DAS DOSIERAEROSOL
Probleme:
1. Koordination Atemmanöver – Dosieraerosolauslösung
2. Sprühstoßgeschwindigkeit – Abstand Düse-Rachenhinterwand
DOSIERAEROSOL-SPACER-KOMBINATION
Vorteile:
• Zeitliche Koordination von Atemmanöver und Auslösung nicht
notwendig
• Abstandvergrößerung zwischen Düse und Rachenhinterwand
DOSIERAEROSOL-SPACER-KOMBINATION
Problem: Aerosol-Deposition auf Innenseite des Spacers
Ursache 1: Elektrostatische Aufladung des Plastikspacers.

DOSIERAEROSOL-SPACER-KOMBINATION
Problem: Aerosol-Deposition auf Innenseite des Spacers
Lösung 1: Wiederholtes Spülen des Spacers mit einem Detergens
DOSIERAEROSOL-SPACER-KOMBINATION
Problem: Aerosol-Deposition auf Innenseite des Spacers
Lösung 2: Metallspacer
DOSIERAEROSOL-SPACER-KOMBINATION
Problem: Aerosol-Deposition auf Innenseite des Spacers
Ursache 2: Größenmißverhältnis zwischen Spacer und Patienten
(großer Spacer, kleiner Patient)
� Patient braucht relativ lange, um Spacer zu entleeren
(Depositionszeit).
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DOSIERAEROSOL-SPACER-KOMBINATION
Problem: Aerosol-Deposition auf Innenseite des Spacers
Lösung: Kleinere Spacer (sog. „Babyspacer“)
DOSIERAEROSOL-SPACER-KOMBINATION
Problem: Aerosol-Deposition auf Innenseite des Spacers
Lösung: Kleinere Spacer (sog. „Babyspacer“)
ATEMZUGSAKTIVIERTE
INHALATIONSSYSTEME
Pulverinhalator:
Grundsätzlich muß Inspirationsflow hoch genug sein,
um Pulverinhalator zu entleeren.

ATEMZUGSAKTIVIERTE
INHALATIONSSYSTEME
Pulverinhalator:
Probleme durch niedrigen Inspirationsflow:
1. Alter (7 ++ + - +++ +++
(Mundst.)
SCHLUSSFOLGERUNGEN ZUR
AEROSOL – PATIENTEN – INTERAKTION
Prinzip: Keine isolierte Beschäftigung mit Aerosolgeräten,
sondern detaillierte Analyse der Aerosol-Patienten-Interaktion.
Die wesentlichen Schritte zur erfolgreichen Aerosol-Therapie:
• Gute Kenntnis der Möglichkeit und Grenzen einzelner
Geräte
• Patientenspezifische Verschreibung eines passenden
Gerätes
• Ausführliche Schulung des Patienten (bzw. der Eltern)
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