Inhalationssysteme
Inhalationssysteme bestimmen, wie viel Wirkstoff tatsächlich in der Lunge ankommt. Den Kern bilden die Depositionsmechanismen, der Vergleich von Dosieraerosol und Pulverinhalator sowie Auswahl und Schulung der Inhalationstechnik.
Dein roter Faden
- Warum inhalieren: hohe Konzentration am Wirkort bei kleiner Dosis und schnellem Wirkeintritt. Der pulmonale Anteil umgeht den First-Pass, der verschluckte nicht.
- Deposition: Der aerodynamische Durchmesser entscheidet. Partikel über 5 µm impaktieren im Rachen, 0,5 bis 5 µm sedimentieren in den kleinen Atemwegen, Atemanhalten fördert die Sedimentation.
- Dosieraerosol: Treibmittel liefert die Energie, daher langsam einatmen. Das Koordinationsproblem lösen atemzugausgelöste Geräte oder ein Spacer, der zugleich die Rachendeposition senkt.
- Pulverinhalator: treibmittelfrei und atemzuggesteuert, braucht aber kräftigen Inspirationsfluss zur Desagglomeration und ist feuchtigkeitsempfindlich. Daher ungeeignet bei Kleinkindern und schwerer Obstruktion.
- Soft-Mist und Vernebler: Soft-Mist erzeugt flussunabhängig eine langsame Wolke. Vernebler dienen bei Kleinkindern, schwerer Exazerbation und für reine Inhalationslösungen, Ultraschall nicht für Suspensionen und Proteine.
- Auswahl: nach Inspirationsfluss und Koordination, möglichst ein Gerätetyp für alle Inhalativa, kein unbegleiteter Wechsel.
- Schulung: typische Fehler erkennen (Ausatmen ins Gerät, falscher Fluss, kein Atemanhalten), Mundspülen nach Glucocorticoiden, Technik bei Folgeverordnungen kontrollieren.
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Warum inhalieren?
Die Inhalation bringt den Wirkstoff direkt an den Wirkort in den Atemwegen und ist deshalb Standard bei obstruktiven Atemwegserkrankungen. Aufbau und Obstruktion der Atemwege stehen unter Physiologie der Atemwege, allgemeine Resorptionsprinzipien unter Applikation und Resorption.
- Hohe lokale Konzentration: ein Bruchteil der oralen Dosis genügt → weniger systemische UAW (etwa Tremor und Tachykardie bei β₂-Agonisten).
- Schneller Wirkeintritt: große Oberfläche, kurze Diffusionsstrecke, bei kurz wirksamen Bronchodilatatoren innerhalb von Minuten.
- Pulmonal resorbierter Anteil: gelangt direkt in den großen Kreislauf, ohne hepatischen First-Pass.
- Verschluckter Anteil: im Oropharynx deponiert, enteral resorbiert und dem First-Pass-Effekt unterworfen.
Die systemische Last hängt also davon ab, wie viel das Gerät in der Lunge statt im Rachen ablegt und wie stark der verschluckte Anteil präsystemisch eliminiert wird. Bei inhalativen Glucocorticoiden wird Letzteres gezielt genutzt.
Lungendeposition
Ob ein Partikel die Lunge erreicht, entscheidet sein aerodynamischer Durchmesser: der Durchmesser einer Kugel der Dichte 1 g/cm³ mit gleicher Sinkgeschwindigkeit. Ein Aerosol wird über den mittleren massenbezogenen aerodynamischen Durchmesser (MMAD) beschrieben, lungengängig ist der Feinpartikelanteil von etwa 1 bis 5 µm.
| Mechanismus | Partikel | Ort | begünstigt durch |
|---|---|---|---|
| Impaktion | > 5 µm | Oropharynx, zentrale Bronchien | Trägheit bei hoher Geschwindigkeit → schneller Atemfluss |
| Sedimentation | ca. 0,5 bis 5 µm | kleine Bronchien, Bronchiolen | Schwerkraft und Zeit → langsames Einatmen, Atemanhalten |
| Diffusion | < 0,5 µm | Alveolen | Brownsche Bewegung, großer Teil wird wieder ausgeatmet |
Atemanhalten für etwa 5 bis 10 Sekunden gibt den Partikeln Zeit zum Sedimentieren. Die oropharyngeale Deposition wirkt nicht, wird verschluckt und verursacht lokale UAW wie Soor und Heiserkeit. Bei Obstruktion verlagert sich die Ablagerung nach zentral, weil enge Atemwege die Strömung beschleunigen.
Dosieraerosole und Spacer
Das Dosieraerosol (pMDI) enthält den Wirkstoff gelöst oder suspendiert in verflüssigtem Treibgas, ein Dosierventil gibt je Hub eine definierte Menge frei. Die Energie zur Aerosolbildung liefert das Treibmittel, nicht der Patient.
- Treibmittel: Hydrofluoralkane (Norfluran, Apafluran), klimawirksam, daher größerer CO₂-Fußabdruck als Pulver.
- Formulierung: Suspensionen vor jedem Hub schütteln (sonst schwankende Dosis). Lösungsaerosole mit Ethanol erzeugen extrafeine Partikel mit peripherer Deposition.
- Koordinationsproblem: Auslösen und langsames, tiefes Einatmen müssen zeitgleich erfolgen. Das schnelle, kalte Aerosol impaktiert sonst im Rachen.
- Atemzugausgelöste Dosieraerosole: der Unterdruck beim Einatmen öffnet das Ventil → Koordination entfällt.
Eine Vorschaltkammer (Spacer) entkoppelt Auslösen und Einatmen: Das Aerosol wird langsamer, das Treibmittel verdampft, große Partikel schlagen sich an der Kammerwand statt im Rachen nieder.
- Nutzen: weniger oropharyngeale Deposition, bessere Lungendosis bei schlechter Koordination, mit Maske für Kleinkinder und im Anfall.
- Handhabung: je Hub einmal auslösen und sofort einatmen (auch über mehrere Atemzüge). Kunststoffkammern laden sich elektrostatisch auf → mit Spülmittel waschen, an der Luft trocknen lassen, nicht abreiben.
Pulverinhalatoren
Pulverinhalatoren (DPI) enthalten mikronisierten Wirkstoff, meist an grobe Lactose-Trägerpartikel gebunden. Sie sind treibmittelfrei und atemzuggesteuert: Erst der Inspirationsfluss des Patienten löst den Wirkstoff vom Träger und zerteilt Agglomerate (Desagglomeration).
- Einzeldosissysteme: Kapsel wird eingelegt und angestochen. Schwirren und leere Kapsel zeigen die erfolgreiche Inhalation.
- Mehrdosissysteme: Pulverreservoir mit Dosierung im Gerät oder vorportionierte Blister, jeweils mit Zählwerk.
- Flussabhängigkeit: jedes Gerät hat einen inneren Widerstand. Zu schwacher Fluss → grobe Agglomerate, Rachenimpaktion, Unterdosierung.
- Feuchtigkeit: Pulver verklumpt → nie ins Gerät ausatmen, trocken lagern, Kappe schließen.
- Grenzen: Kleinkinder, schwere Exazerbation und fortgeschrittene COPD, weil der Fluss nicht ausreicht.
Antwort anzeigen
Beim Dosieraerosol liefert das Treibmittel fertige, schnelle Partikel. Schnelles Einatmen würde die Impaktion im Rachen noch verstärken, langsames Einatmen fördert die Sedimentation in der Lunge. Beim Pulverinhalator liefert der Patient selbst die Energie: Nur ein kräftiger, turbulenter Fluss gegen den Gerätewiderstand löst den Wirkstoff vom Träger und erzeugt lungengängige Feinpartikel. In beiden Fällen folgt Atemanhalten.
Soft-Mist-Inhalatoren und Vernebler
Der Soft-Mist-Inhaler erzeugt ohne Treibmittel eine langsame, lang anhaltende Wolke aus wässriger Lösung.
- Prinzip: eine gespannte Feder presst eine abgemessene Lösungsmenge durch eine Mikrodüse, zwei Flüssigkeitsstrahlen prallen aufeinander → feiner Nebel über etwa 1,5 Sekunden.
- Vorteil: hoher Feinpartikelanteil, wenig Rachenimpaktion, unabhängig vom Inspirationsfluss. Koordination bleibt nötig, ist aber unkritischer als beim pMDI.
Vernebler wandeln eine Inhalationslösung kontinuierlich in ein Aerosol um, das bei ruhiger Normalatmung über Mundstück oder Maske inhaliert wird.
- Düsenvernebler: Druckluft reißt die Lösung an einer Düse mit (Venturi-Prinzip). Robust, aber laut und langsam.
- Ultraschallvernebler: Piezokristall, Lösung erwärmt sich → ungeeignet für Suspensionen und Proteine.
- Membranvernebler: vibrierende Lochmembran, schnell, leise, geringes Restvolumen, schonend für Proteine.
- Einsatz: Säuglinge und Kleinkinder, schwere Exazerbation, Patienten ohne Mitarbeit, Wirkstoffe nur als Inhalationslösung (etwa Dornase alfa und Tobramycin bei Mukoviszidose).
Auswahl und Inhalationstechnik
Das beste Gerät ist das, das der Patient korrekt anwendet. Entscheidend sind Inspirationsfluss und Koordination, daneben Feinmotorik, Kognition und Präferenz.
| pMDI | pMDI + Spacer | DPI | Soft-Mist | |
|---|---|---|---|---|
| Koordination | kritisch | kaum nötig | nicht nötig | gering |
| Inspirationsfluss | langsam | langsam | kräftig nötig | langsam |
| Rachendeposition | hoch | gering | mittel bis hoch | gering |
| passt zu | koordinierten Erwachsenen | Kindern, Älteren, Anfall | flussstarken Patienten | schwachem Fluss |
- Typische Fehler: vorher nicht ausatmen oder ins DPI ausatmen, Suspension nicht schütteln, Auslösen vor oder nach dem Einatmen, DPI zu schwach bzw. pMDI zu schnell einatmen, kein Atemanhalten.
- Mundspülen: nach Glucocorticoid-Inhalation vor dem Essen spülen und ausspucken, weil oropharyngeal deponiertes Corticoid Soor und Dysphonie fördert.
- Ein System, kein Wechsel: möglichst alle Inhalativa im gleichen Gerätetyp. Jedes Gerät verlangt eine andere Technik, ein unbegleiteter Wechsel führt oft zu Fehlern und Kontrollverlust.
- Schulung: mit Demogerät vorführen, Patient vorführen lassen, bei Folgeverordnungen kontrollieren. Fehlerhafte Technik ist ein häufiger Grund für schlechte Kontrolle bei Asthma bronchiale und COPD.
Ein 78-jähriger Patient mit schwerer COPD inhaliert seit Monaten eine LAMA/LABA-Kombination aus einem Kapsel-Pulverinhalator und klagt über zunehmende Atemnot. Beim Vorführen schwirrt die Kapsel nicht, danach ist noch Pulver darin.
- Warum wirkt die Therapie vermutlich nicht?
- Welche Alternative schlagen Sie dem Arzt vor?
Lösung anzeigen
- Der Inspirationsfluss reicht für den Gerätewiderstand nicht aus. Das Pulver wird nicht desagglomeriert, große Partikel impaktieren im Rachen oder bleiben im Gerät, die Lungendosis ist zu gering.
- Ein flussunabhängiges System mit denselben Wirkstoffklassen: Soft-Mist-Inhaler oder Dosieraerosol mit Spacer. Vorher den Fluss messen und das neue Gerät schulen.
Pharmakologische Angriffspunkte
Inhalativ verfügbar sind vor allem Bronchodilatatoren und Glucocorticoide, ihre Mechanismen stehen auf den Klassenseiten.
| Klasse | Beispiele | Effekt |
|---|---|---|
| Beta-2-Sympathomimetika | Salbutamol (kurz), Formoterol, Salmeterol, Olodaterol (lang) | Bronchodilatation |
| Muscarinrezeptor-Antagonisten | Ipratropium (kurz), Tiotropium, Glycopyrronium (lang) | Bronchodilatation über M₃-Blockade |
| Inhalative Glucocorticoide | Budesonid, Beclometason, Fluticason, Ciclesonid | antientzündlich |
| Inhalativa bei Mukoviszidose | Dornase alfa, Tobramycin | Sekretolyse, lokal antibakteriell |
- Fixkombinationen: ICS/LABA, LAMA/LABA und Triple-Kombinationen in einem Gerät → weniger Geräte, eine Technik, bessere Adhärenz.
- Einfluss des Systems: derselbe Wirkstoff erreicht je nach Gerät eine andere Lungendosis. Extrafeine Lösungsaerosole deponieren peripherer, daher gelten andere Dosisäquivalenzen.
- Wirksamkeit und UAW: mehr Lungendeposition steigert die Wirkung, bei Corticoiden aber auch den pulmonal resorbierten systemischen Anteil. Spacer und Mundspülen senken die lokalen UAW.
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Zuordnen
Aussage 2
Ultraschallvernebler eignen sich gut für Suspensionen und Proteinlösungen.
Die Lösung erwärmt sich im Ultraschallvernebler, er ist für Suspensionen und Proteine ungeeignet. Schonend sind Membranvernebler.
Aussage 3
Ein Spacer verringert die oropharyngeale Deposition eines Dosieraerosols.
Im Spacer wird das Aerosol langsamer und große Partikel schlagen sich an der Kammerwand statt im Rachen nieder.
Warum?
Aussage 5
Partikel über 5 µm werden überwiegend durch Sedimentation in den Bronchiolen abgelagert.
Große Partikel werden durch Impaktion im Oropharynx und in den zentralen Bronchien abgelagert. Sedimentation betrifft Partikel von etwa 0,5 bis 5 µm in den kleinen Atemwegen.
Reihenfolge
Aussage 7
Der Soft-Mist-Inhaler erzeugt seine Sprühwolke ohne Treibmittel über einen Federmechanismus.
Eine gespannte Feder presst die Lösung durch eine Mikrodüse, zwei kollidierende Strahlen bilden einen langsamen Nebel.
Aussage 8
Der pulmonal resorbierte Anteil eines Inhalativums unterliegt keinem hepatischen First-Pass-Effekt.
Er gelangt direkt in den großen Kreislauf. Nur der verschluckte Anteil wird enteral resorbiert und präsystemisch eliminiert.
Aussage 9
Pulverinhalatoren eignen sich besonders für die schwere Exazerbation, weil keine Koordination nötig ist.
Bei schwerer Obstruktion reicht der Inspirationsfluss oft nicht zur Desagglomeration. Hier sind Dosieraerosol mit Spacer oder Vernebler geeignet.
Prüferin fragt
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