Beratung

Große Wirkung mit kleinen Partikeln

Wie sich Druckluftvernebler unterscheiden

Druckluftvernebler gehören zur großen Gruppe der Inhalatoren und werden als Hilfsmittel zur inhalativen Therapie bei Lungenerkrankungen eingesetzt. Für den klinischen Erfolg ist ein hoher Anteil kleiner Aerosolpartikel erforderlich, da nur diese in die tiefen Bereiche der Lunge gelangen. Die Beurteilung von Druckluftverneblern erfolgt daher unter anderem anhand aerodynamischer Parameter. Ein direkter Vergleich von Geräten unterschiedlicher Hersteller wird erschwert, wenn aerodynamische Kenngrößen nach unterschiedlichen Vorgaben getestet wurden.

Ist eine inhalative Arzneimitteltherapie indiziert, beispielsweise bei Mukoviszidose, Asthma oder Bronchiolitis, dann können Arzneistoffe wie Antibiotika, Sekretolytika, Broncholytika und antiinflammatorische Wirkstoffe mit Hilfe von Druckluftverneblern angewendet werden.

Druckluftvernebler sind Verneblersysteme und werden den Inhalationsge­räten mit aktiver Wirkstofffreisetzung zugerechnet. Ihr Vorteil ist, dass keine besondere Atemtechnik erforderlich ist, da auch über eine Maske eingeatmet werden kann. Deswegen sind Inhalationsgeräte besonders für kleine Kinder und Babys geeignet. Der Nachteil dieser Methode liegt in der längeren Zeit, die für die Verabreichung der gleichen Wirkstoffmenge benötigt wird. Die marktüblichen Druckluftvernebler sind meist sowohl für die Behandlung von Erwachsenen wie auch von Kindern vorgesehen.

Druckluftvernebler bestehen aus einem Kompressor, der über einen Druckluftschlauch an den Vernebler mit Mundstück angeschlossen ist. Die im Kompressor erzeugte Druckluft wird über den Schlauch durch eine kleine Öffnung in den Vernebler eingeleitet, wobei ein Unterdruck erzeugt wird (Venturi-Prinzip), der das Medikament ansaugt. Direkt hinter der Öffnung befindet sich die sogenannte Prallplatte, welche die Aerosoltröpfchen beim Aufprall zusätzlich zerkleinert. Mithilfe des Einatemzugs und der Druckluft können diese feinen Tröpfchen inhaliert werden. Das Teilchenspektrum wird bestimmt durch die Größe der Düsenöffnung und die Konstruktion der Prallplatte. Ein Druckluftinhalationsgerät ist in der Regel für alle gängigen Inhalations­lösungen und Suspensionen geeignet.

Partikelgröße ist entscheidend

Die pulmonale Deposition wird wesentlich durch die Partikelgröße des Aerosols beeinflusst, die wiederum von der Galenik des Arzneistoffs und dem eingesetzten Verneblergerät abhängt. Die Aerosole von Druckluftverneblern sind polydispers und weisen eine breite Streuung der Partikelgrößen auf. Besonderes Augenmerk liegt auf dem erzeugten Aerosolspektrum, das Teilchen der Größe < 5 µm enthalten sollte. Nur bei einem hohen Anteil kleiner Aerosolpartikel ist gewährleistet, dass eine ausreichende Wirkstoffdosis auch in die tiefen Bereiche der Lunge gelangt (s. Abb.).

Abb.: Die Teilchengröße entscheidet über den Erfolg einer Therapie. Mit einem Druckluftvernebler können Partikel von circa 0,5 bis 10 µm erzeugt werden. Therapeutisch nutzbar sind sowohl sehr große Tröpfchen (≥ 10 μm) zur Behandlung der oberen Atemwege als auch Tröpfchen unter 5 μm zur Therapie der unteren Atemwege. Die gewünschte Deposition in den kleinen Bronchien und Alveolen wird nur in einem engen Größenbereich erreicht.

Partikel im Größenbereich über 10 µm verbleiben im Nasen-Rachen-Raum, 5 bis 10 µm große Teilchen gelangen bis zum Kehlkopf und in die Luftröhre, Partikel zwischen 3 und 6 μm ­erreichen die großen und mittleren Bronchien, Partikel < 3 μm die kleinen Bronchien und Alveolen. Für eine ­Ablagerung in den Alveolen sind vornehmlich Aerosolpartikel mit einem Durchmesser von 0,5 μm bis 3 μm verantwortlich. Teilchen der Größe unter 0,5 µm werden mittels Diffusion im Respirationstrakt transportiert und abgeschieden. Sie haben einen geringen Einfluss auf die therapeutische Wirkung, da sie aufgrund ihrer ge­ringen Masse nur wenig Wirkstoff enthalten. Die optimale Partikelgröße wird mit 0,5 bis 5 µm

angegeben. Die optimale Größe wird auch vom gewünschten Depositionsort des jeweiligen Wirkstoffs bestimmt. Soll er in die Luftröhre oder Bronchiolen gelangen, sind 5 bis 10 µm optimal, addressiert der Wirkstoff die Alveolen sind 2 bis 4 µm optimal. Wichtig ist auch die Inhalationstechnk des Patienten (Atemfrequenz, -tiefe und -stromstärke). Beim langsamen Einatmen werden Partikel vor allem in der Bronchien- und Alveolar­region durch Diffusion und Sedimentation abgeschieden. Eine Steigerung der Atemstromstärke durch schnelle Inhalation verstärkt die Impaktionskräfte, die Partikel lagern sich bereits im Mund, Rachen und Kehlkopf ab, so dass nur wenig Wirkstoff in die Lungenperipherie gelangt. Daher sollte bei Verneblern nicht zu hastig eingeatmet werden.

Tab. 1: Aerodynamische Parameter zur Beurteilung eines Druckluftverneblers
Parameter
Bedeutung
MMAD
Mass Median Aerodynamic Diameter
durchschnittliche Größe eines Aerosol­teilchens im Aerosolnebel in μm,
50% der Tröpfchenmasse haben einen Durchmesser kleiner oder gleich dem MMAD,
Größenbestimmung erfolgt über Kaskadenimpaktormessung
MMD
Mass Median Diameter
s. o.;
Größenbestimmung der Partikel erfolgt über Laserbeugung
RF
Respirable Fraction oder Massenanteil < 5 μm
Anteil der Aerosolpartikel im lungen­gängigen Bereich (< 5 μm),
Beispiel: RF < 5 μm = 75% sagt aus, dass 75% der erzeugten Aerosolpartikel im ­Luftstrom im Bereich bis 5 μm liegen,
ein größerer RF-Wert deutet auf eine ­bessere/höhere Lungendeposition in den mittleren und kleinen Atemwegen hin
AOR
Aerosol Output Rate
TOR
Total Output Rate
Aerosolmenge, die das Verneblersystem in einer bestimmten Zeit abgibt (mg/min; µg/min)

Welches Gerät?

Die Auswahl eines geeigneten Verneblers gestaltet sich mitunter schwierig, da neben Parametern wie dem Alter des Anwenders und der klinischen Indikation auch Geräte-spezifische Komponenten und die Deposition des Wirkstoffs in der Lunge zu berücksichtigen sind. Zur Charakterisierung der Druckluftvernebler geben die Anbieter teilweise In-vitro-Daten für Standard-Aerosole (0,9% NaCl-Lösung, 1% NaF-Lösung nach DIN EN 13544-1) an. Ein direkter Vergleich der Geräte wird dadurch erschwert, dass die Testungen teilweise unter unterschiedlichen Versuchsbedingungen erfolgen bzw. Angaben hierzu fehlen. Ein direkter Vergleich setzt aber voraus, dass die Geräte mit dem gleichen Verfahren und der gleichen Lösung getestet wurden. Hinzu kommt, dass Firmen­informationen und Angaben firmenunabhängiger Untersuchungen divergieren können. Wichtige Kriterien zur Beurteilung sind die Partikelgröße (MMAD, MMD), die Total Output Rate (TOR) und der Massenanteil unter 5 µm (siehe Tab. 1). Ein Inhalationsgerät mit einem niedrigen MMAD und einem hohen Massenanteil unter 5 µm gewährleistet eine gute Wirkstoff-Deposition in den unteren Atemwegen. Neben aerodynamischen Parametern sind bei der Auswahl weitere Faktoren zu beachten, so etwa Geräuschpegel, Spannungsversorgung, Design, Reinigung, Material und Umfang des Zubehörs, Garantie, Handlichkeit, Handhabung, Gewicht, Preis. Tabelle 2 zeigt eine Auswahl der gängigsten Produkte. 

Tab. 2: Gängige Druckluftvernebler (Auswahl) [Informationen nach Angaben der Hersteller]
Hersteller
Name
Anwendungsbereich
Aerosolparameter
Besonderheit
Aponorm®
Wepa Apothekenbedarf GmbH & Co. KG
Aponorm®Compact
Therapie der oberen und unteren Atemwege,
für Erwachsene und Kinder
MMAD: 2,61 μm
Massenanteil < 5 µm: 75%
Verneblungsmenge: 0,35 ml/min (NaCl 0,9%)
Geräuschpegel: 56 dBA,
Füllvolumen 12 ml,
Ein-Knopf-Bedienung,
kurze Inhalationszeit, mit Kinder- und Erwachsenenmaske, Babywinkel, Mund- und Nasenstück, Wechselfilter
Aponorm®nano
Therapie der oberen und unteren Atemwege,
für Erwachsene und Kinder
MMAD: 2,9 µm
Massenanteil < 5 µm: 65%
Verneblungsmenge: 0,25 ml/min (NaCl 0,9%)
Geräuschpegel: 45 dB,
mit integriertem Akku,
klein und leicht (200 g), für unterwegs;
Zubehör: Kinder- und Erwachsenenmaske, Mund- und Nasenstück, Wechselfilter
Aponorm®Compact kids
Therapie der oberen und unteren Atemwege,
für Erwachsene und Kinder
MMAD: 3,1 µm
Massenanteil < 5 µm: 59%
Verneblungsmenge:0,40 ml/min (NaCI 0,9%)
Geräuschpegel: 52 dBA,
Füllmenge: 2 bis 8 ml,im Eisbären-Look,
mit weichen Masken für Kinder und Babys aus Silikon und TPE;
Winkelstück für Masken, Mundstück, Nasenstück,
Omron Medizintechnik Handelsgesellschaft mbH
CompA.I.R™ NE-C801
Kompressor-Inhalationsgerät für den täglichen Gebrauch zur Behandlung von Erkrankungen der unteren Atemwege
MMAD: ca. 3,1 µm
Verneblungsrate: ca. 0,3 ml/min
Geräuschpegel: 46 dB,
Füllmenge: 2 bis 7 ml,
mit Mundstück, Nasenstück, Erwachsenenmaske (PVC), Kindermaske (PVC)
CompA.I.R™
C801KD
Kompressor-Inhalationsgerät für den täglichen Gebrauch zur Behandlung von Erkrankungen der unteren Atemwege
MMAD: 3,0 µm
Verneblungsrate: 0,3 ml/min
Geräuschpegel: 46 dB,
Füllmenge: 2 bis 7 ml,
mit Mundstück, Nasenstück, Säuglingsmaske (PVC), Kindermaske (PVC), Spielzeug
A3 Complete
Kompressor-Inhalationsgerät zur Behandlung von Erkrankungen der oberen, mittleren und unteren Atemwege
verschiedene Optionen: Position 1: MMAD: 10 µm, Verneblungsrate: 0,7 ml/min
Position 2: MMAD: 5 µm, Verneblungsrate: 0,5 ml/min
Position 3: MMAD: 3 µm, Verneblungsrate: 0,3 ml/min
Geräuschpegel: 65 dB,
Füllmenge: 2 bis 12 ml,
Kindermaske, Erwachsenenmaske, Packung mit Filtern, Nasenstück, Mundstück
Pari GmbH
JuniorBoy® SX
Inhalationstherapie für Babys und Kleinkinder
MMD: 2,9 µm
Massenanteil < 5 µm: 76%
TOR: 370 mg/min
Kompressorfluss: ca. 5,1 l/Minute
Geräuschpegel: 56 dB,
Füllmenge: 2 ml bis 8 ml,
mit Baby-Maske und -Winkel,
Feedbacksystem (PIF-­Control)
TurboBoy® SX
Therapie der unteren Atemwege ab 4 Jahren
MMD: 3,5 µm
Massenanteil < 5 µm: 67%
TOR: 600 mg/min
Kompressorfluss: ca. 5,1 l/Minute
Geräuschpegel: 56 dB,
Füllmenge: 2 ml bis 8 ml,
Feedbacksystem (PIF-­Control),
sehr kurze Inhalationszeit < 5 Minuten für 2,5 ml Lösung
Pari Boy® SX
Therapie der unteren Atemwege ab 4 Jahren
blauer Düsenaufsatz: MMD: 3,5 µm
Massenanteil < 5 µm: 67%
TOR: 600 mg/min
roter Düsenaufsatz: MMD: 2,2 µm
Massenanteil < 5 µm: 89%
TOR: 450 mg/min
Kompressorfluss: ca. 5,1 l/Minute
Geräuschpegel: 56 dB,
Füllmenge: 2 ml bis 8 ml,
Feedbacksystem (PIF-­Control), zwei unterschiedliche Düsenaufsätze
Pari Compact
Therapie von Erkrankungen der unteren Atemwege
MMD: 3,9 µm
Massenanteil < 5 µm: 64%
TOR: 418 mg/min
Geräuschpegel: 58 dB,
Füllmenge: 2 ml bis 8 ml, mit Mundstück und Kindermaske
Pari Compact junior
Therapie von Erkrankungen der unteren Atemwege;
für Babys und Kleinkinder
MMD: 3,9 µm
Massenanteil < 5 µm: 53%
TOR: 273 mg/min
Geräuschpegel: 58 dB,
Füllmenge: 2 ml bis 8 ml,
mit Baby-Maske und -Winkel
MPV Medical GmbH
MicroDrop®Pro2plus
zur Therapie von Erkrankungen der unteren Atemwege
MMAD: 2,21 µm
Massenanteil < 5 µm: 84,20%
Vernebelungsleistung: 0,65 ml/min
Geräuschpegel: 57 dB,
Füllmenge: 2 ml bis 8 ml,
besonders geeignet für Patienten, die viel inhalieren müssen
MicroDrop®Family2
zur Therapie von Erkrankungen der unteren Atemwege
MMAD: 3,34 µm
Massenanteil < 5 µm: 69,20%
Vernebelungsleistung: 0,32 ml/min
Geräuschpegel: 54 dB,
Füllmenge: 2 ml bis 8 ml
MicroDrop®Calimero2
zur Therapie von Erkrankungen der unteren Atemwege,
speziell für Kinder und Babys
MMAD: 2,76 µm
Massenanteil < 5 µm: 78,53%
Vernebelungsleistung: 0,53 ml/min
Geräuschpegel: 56 dB,
Füllmenge: 2 ml bis 8 ml,
kann in Kombination mit dem Baby-Set bereits ab dem Säuglingsalter eingesetzt werden, mit Spielzeug
MicroDrop®mesh
zur Therapie von Erkrankungen der unteren Atemwege,
auch für Kinder und Babys
MMAD: 1,51 µm
Massenanteil < 5 µm: 93,45%
Vernebelungsleistung: 0,22 ml/min
Geräuschpegel: 20 dB,
Füllmenge: 8 ml,
kleines mobiles Gerät: 96 g, 12 cm × ca. 4 cm,
mit Silikonmasken für Kinder und Erwachsene

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Literatur

Benedek B. Eine Wohltat für die Atemwege. DAZ 2018;51:37

DIN EN 13544-1:2007+A1:2009 Atemtherapiegeräte Teil 1: Verneblersysteme und deren Bauteile

Europäisches Arzneibuch 9. Ausgabe, Grundwerk 2017, Band 1. Zubereitungen zur Inhalation: Aerodynamische Beurteilung feiner Teilchen

Seifert G et al. Vergleichende Untersuchung der Aerosolcharakteristika von 9 markt­üblichen Druckluftverneblern für Erwachsene. Poster beim 43. Wissenschaftlichen ADKA-Kongress, 3. bis 5. Mai 2018

Stanko C. Optimierung der Inhalationstherapie bei Kindern und Mukoviszidose-Patienten. Bewertung der Anwendbarkeit und Modifikation des Respimats® anhand von Atemflussprofilen. Physikalisch-chemische Kompatibilität und Charakterisierung der aerodynamischen Eigenschaften von Mischinhalationslösungen zur Feuchtinhalationstherapie. Diss. rer. nat. Mainz 2010

Walz-Jung H et al. Untersuchung der Aerosolcharakteristika ausgewählter Druckluftvernebler für Kinder in Simulationsmodellen mit Vernebelung von Salbutamol. Krankenhauspharmazie 2018;39:379-389

www.inhalation.aponorm.de, Abruf 12. Juli 2019

www.mpvmedical.com, Abruf 12. Juli 2019

www.omron-healthcare.com, Abruf 12. Juli 2019

www.pari.com, Abruf 12. Juli 2019

Apothekerin Dr. Petra Jungmayr

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