Группа исследователей Сеченовского университета, Института теплофизики им. С. С. Кутателадзе и Томского политехнического университета разработала систему, позволяющую с высокой точностью прогнозировать, как распределяется лекарственный аэрозоль в дыхательных путях человека.
По мнению врачей, ингаляция – это самый распространенный способ доставки лекарств при бронхолегочных заболеваниях. Однако ее эффективность зависит от влажности воздуха, размера частиц аэрозоля, анатомии пациента и температуры его тела.
Ученые проанализировали динамику распределения аэрозоля в проксимальных отделах дыхательных путей — от рта до бронхов третьего порядка — при различных температурах воздуха и аэрозоля, скоростях ингаляции и индивидуальной анатомии дыхательной системы пациента. Результаты показали, что для эффективной доставки лекарства для пациентов с температурой 37 °C и выше размер аэрозольных частиц, поступающих на вдохе, должен быть увеличен на 5% по сравнению с обычными аэрозолями.
– Наша модель учитывает особенности анатомии человека и температуру его тела, – отметил один из авторов исследования Дмитрий Антонов. – Численный анализ фокусируется на случаях, когда влажность воздуха в дыхательных путях относительно низкая, а испарение аэрозоля доминирует над конденсацией. В ряде медицинских случаев это очень важные аспекты. Например, при гипервентиляции из-за бронхоконстрикции, при физической нагрузке, вдыхании пациентом сухого окружающего воздуха, а также при обезвоживании и респираторных заболеваниях: бронхиальной астме, хронической обструктивной болезни легких.
Моделирование показало, что при низкой влажности и высокой температуре тела испарение аэрозолей доминирует над конденсацией. Это приводит к изменению глубины проникновения аэрозолей в легкие.
– При повышенной температуре тела и сниженной влажности вдыхаемого воздуха происходит более интенсивное испарение частиц, что приводит к уменьшению их аэродинамического диаметра и смещению депозиции в более дистальные отделы или, наоборот, к их вымыванию из целевой зоны терапии, – заметила врач-методист отдела анализа кадровой политики и мониторинга организации медицинской помощи Сеченовского университета Ольга Нагаткина. – Для врача это означает, что один и тот же препарат в одинаковой номинальной дозе может отдавать разные клинические эффекты у пациента в состоянии лихорадки по сравнению с периодом стабильного самочувствия. Поэтому учет температуры тела и состояния гидратации пациента при выборе устройства, режима ингаляции и обучении технике вдоха представляется важным шагом к более предсказуемой и персонализированной ингаляционной терапии.
Ученые также проанализировали различные способы доставки лекарства в легкие. Для этого они протестировали три типа ингаляторов: дозированный ингалятор под давлением, струйный небулайзер с постоянной скоростью потока и ингалятор мягкого тумана. По результатам исследований ингаляторы мягкого тумана оказались наиболее эффективными, 80% аэрозольных частиц в них имеют оптимальный размер для глубокого проникновения в легкие. По словам ученых, эффективность небулайзеров сильно зависит от ориентации устройства, а дозированный ингалятор под давлением характеризуется непредсказуемым поведением.
На основании этих данных ученые разработали мультикритериальный подход к оценке эффективности ингаляторов, который можно адаптировать под конкретного пациента.
Мона Платонова.
Фото Сергея Ведяшкина / агентство «Москва»
