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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 www.inhalation.aponorm.de	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 www.omron-healthcare.de	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 www.pari.com.de	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 www.mpvmedical.com	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

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

DAZ 2019, Nr. 31, S. 40, 01.08.2019

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