Impatto dell'umidificazione del gas e della posizione del nebulizzatore sotto ventilazione invasiva: studio comparativo preclinico sulla deposizione di aerosol regionale

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 11056 (2023) Citare questo articolo

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Il successo della terapia aerosolica nei pazienti ventilati meccanicamente dipende da molteplici fattori. Tra questi, la posizione del nebulizzatore nel circuito del ventilatore e l'umidificazione dei gas inalati possono influenzare fortemente la quantità di farmaco depositato nelle vie aeree. Infatti, l’obiettivo principale era valutare preclinicamente l’impatto dell’umidificazione del gas e della posizione del nebulizzatore durante la ventilazione meccanica invasiva sull’intero polmone e sulla deposizione e sulle perdite di aerosol regionali. Le vie respiratorie dei suini ex vivo sono state ventilate in modalità volumetrica controllata. Sono state studiate due condizioni di umidità relativa e temperatura dei gas inalati. Per ciascuna condizione, sono state studiate quattro diverse posizioni del nebulizzatore a rete vibrante: (i) accanto al ventilatore, (ii) subito prima dell'umidificatore, (iii) 15 cm rispetto all'adattatore del raccordo a Y e (iv) subito dopo il raccordo a Y. . La distribuzione delle dimensioni dell'aerosol è stata calcolata utilizzando un dispositivo di simulazione a cascata. La dose nebulizzata, la deposizione regionale e le perdite polmonari sono state valutate mediante scintigrafia utilizzando acido dietilenico-triammino-penta-acetico marcato con tecnezio 99m. La dose nebulizzata media è stata del 95% ± 6%. In condizioni asciutte, la frazione media depositata nel tratto respiratorio ha raggiunto il 18% (± 4%) in prossimità del ventilatore e il 53% (± 4%) in posizione prossimale. Per le condizioni umidificate, ha raggiunto il 25% (± 3%) prima dell'umidificatore, il 57% (± 8%) prima del raccordo a Y e il 43% (± 11%) dopo quest'ultimo. La posizione ottimale del nebulizzatore è prossimale prima dell'adattatore a Y e mostra una dose polmonare più che doppia rispetto alle posizioni accanto al ventilatore. Le condizioni secche hanno maggiori probabilità di causare la deposizione periferica di aerosol nei polmoni. Ma l’umidificazione del gas sembra difficile da interrompere in modo efficiente e sicuro nell’uso clinico. Considerando l’impatto del posizionamento ottimizzato, questo studio sostiene la necessità di mantenere l’umidificazione.

Da più di 30 anni, la terapia intensiva ha permesso di aumentare il tasso di sopravvivenza dei pazienti in stato critico. Nonostante questo enorme successo, alcune pratiche cliniche nelle unità di terapia intensiva (ICU) sono ancora guidate da scelte empiriche invece che da decisioni basate sull’evidenza. Tra questi, le pratiche di nebulizzazione in terapia intensiva si basano sui dati principali di vecchi studi in vitro1 mentre potrebbero essere rappresentati come interesse essenziale considerando che il 25% dei pazienti in terapia intensiva riceve la nebulizzazione di vari farmaci2,3.

Diversi parametri influenzano la deposizione polmonare di aerosol terapeutico durante la ventilazione meccanica invasiva. Innanzitutto può essere correlato al paziente (malattia, meccanica polmonare ecc.), ma anche alla coppia farmaco-nebulizzatore (proprietà fisico-chimiche del farmaco, prestazioni del nebulizzatore ecc.), ed infine al ventilatore e al suo circuito (sintonizzazione e attivazione, calore e umidificazione del gas inalato, posizione del nebulizzatore sul tratto inspiratorio ecc.)4,5,6. L'influenza di questi parametri, in termini di erogazione di aerosol al paziente, viene valutata principalmente da studi in vitro ampiamente eseguiti misurando l'impatto dell'aerosol su un filtro all'estremità del circuito del ventilatore. Questo punto potrebbe non essere rilevante poiché differisce dalla somministrazione nella sede desiderata del tratto respiratorio (RT). Inoltre, la perdita espiratoria non può essere valutata a causa dell'uso di filtri per raccogliere l'aerosol7,8. Inoltre, gli studi clinici si concentrano principalmente sugli esiti dei pazienti, come l'efficacia terapeutica del trattamento7,9,10,11,12,13. Infatti, la letteratura è scarsa riguardo all’impatto dell’umidificazione e della posizione del nebulizzatore sulla deposizione regionale di aerosol nei pazienti sottoposti a ventilazione meccanica14,15. Inoltre, questi rari dati pubblicati mancano di una valutazione sistematica e dovrebbero essere estrapolati con cautela a causa dell’ampia gamma di pratiche cliniche, sia per la regolazione del ventilatore, sia per i dispositivi di nebulizzazione utilizzati che per la somministrazione di farmaci tramite aerosol2,15,16,17.

Pertanto, è necessario colmare una lacuna di dati riguardo alle conoscenze specifiche dedicate alla deposizione regionale di aerosol nei pazienti ventilati meccanicamente1. Tuttavia, vincoli tecnici e restrizioni etiche limitano la ricerca clinica sui pazienti in terapia intensiva. Inoltre, i modelli preclinici in vivo esistenti talvolta mancano di rilevanza (ad esempio, la fisiologia della ventilazione dei roditori è molto diversa da quella umana18,19,20,21,22) o sono difficili da confrontare con i dati umani in vivo.