Factor affecting to inhalation in Asthma and COPD management

Sunee Lertsinudom

Bsc.Grad.Diplo. BCP.

2*Association of Allergy & Immunology of Thailand

Burden in Thailand*

Cost of health care exclude testing

•990 million baht in 2546

•1087 million baht in 2547

The respiratory market by method of drug delivery (2007)

Tablets and granules 20%

Portable inhaler devices 68%

Source: IMS Health 2008

Advantages of inhalation therapy

v Lower systemic bioavailability, deliver to target

v Rapid onset

v Smaller doses

v Fewer side effects

v Painless, relatively safe

5

ความไมรวมมือในการใชยา (Noncompliance)

โรงพยาบาลศรีนครินทร จังหวัดขอนแกน

Drug related problems

Factor affecting deposition of aerosols in lung

Physical Ventilatory Anatomic

Particle diameterParticle shapeParticle densityHumidityTemperature

Tidal volumeInspiratory flowBreath-hold timeBreathing frequencyNose vs mouth breathing

Airway diameterAgeDisease

7

v Particle sizeMMAD=Mass median aerodynamic diameter

v Temperature

v Humidity

Physical property

8

Particle size and lung deposit

9

Nasopharynx และ Oropharynx

2-5 µm : Oropharynx ถึง Lower respiratory ท้ังหมด ปจจุบันเชื่อวาขนาดอนุภาคชวงนี้เปนชวงท่ีออกฤทธิ์ในการรักษา Asthma

< 3 µm : Parenchyma,Terminal airway, Alveolar region

Particle Size and Airway Deposition

Particle size Effect to lung

No clinical effect.Systemic absorption if swallowed>5 µm

Clinical effect

No clinical effect.Systemic absorption

2-5 µm

<2 µm

Particle Size and Airway Deposition

v อุณหภูมิ (Temperature)

มีการศึกษาพบวา ในระหวางการนําสงยาจากอุณหภูมิหองเขาสูอุณหภูมิรางกาย คา MMAD ของอนุภาคยา Cromolyn Sodium Powder MDI เพ่ิมจาก 2.31 เปน 3.02 µm

v ความชื้น (Humidity)

มีการศึกษาการวัดละอองฝอยของยาจากการนําสงยาผาน Endotracheal tube โดยใช Jet nebulizer ภายใตสภาวะอากาศที่อุนและมีความชื้น เปรียบเทียบกับสภาวะอากาศที่อุนแตไมมีความชื้น พบวาภาวะที่มีความชื้นทําใหสงผานละอองฝอยของยาไดลดลงประมาณ 50% 12

Temperature and Humidity

13

Salbutamol CFC -MDIØ ท่ี 10 ºC จะขับดันปริมาณยาลดลงจากขนาดปกติ 65-70%Ø ในอนุภาค < 4.7 µm จะมีปริมาณยาลดลงประมาณ 75% ของปริมาณ

ยาปกต ิØ ท่ี -20 ºC ไมมียาถูกพนออกมาเลย

Salbutamol HFA-MDIØ ในชวงอุณหภูม ิ-20 ºC ถึง 20 ºC ยังคงมียาคงเหลือเปนปกติØ เมื่อสํารวจอนุภาคละเอียด (< 5 µm) พบวายาจะถูกพนออกมาเพียง

60% ของปริมาณอนุภาคยาเร่ิมตน เมื่อเก็บยาท่ีอุณหภูม ิ-20 ºC

Temperature and Humidity (cont.)

Ross, et al. 1999

14

Dry Powder Inhaler

มีการศึกษาพบวา ใน Turbuhaler ที่ม ีbulk reservoir

ของผงยา ซึ่งอนุภาคผงยาละเอียด (< 5 µm) จะลดลงเมื่อเวลาผานไปประมาณ 2 สัปดาห ภายใตอุณหภูม ิ30 ºC และความชื้นสัมพัทธ (relative humidity) 75%

Fuller, et al.1995

Temperature and Humidity (cont.)

Ventilatory (ลักษณะการหายใจ)

• Tidal volume

• Inspiratory flow

• Breath-hold time

• Breathing frequency

• Nose vs mouth breathing

การปะทะความเฉื่อย (inertial impaction)

การนอนกนตามความโนมถวง (gravitational sedimentation)

การแพร

Anatomic

• Airway diameter

• Age

• Disease

18

Classification of inhaler

•Nebulizer

•Pressurized Metered dose inhaler

(pMDIs)

•Dry powder inhalers (DPIs)

19

Nebulizers

v Ultrasonic nebulizers (USNs)

v Small particle aerosol generator (SPAG)

v Small volume nebulizers (SVN) :

Handheld nebulizers (HHNs), Updraft nebulizers, Unit dose nebulizers (UDNs)

20

USNsSVNs

21

ปจจัยที่มีผลตอการนําสงยาผาน Nebulizers

v Dead volume

v Filling volume and treatment time

v Flow rate

v Type of power gas - O2

v Type of solution

22

Ø Evaluated output & respirable doseØ Fill volume (Saline): 3, 4, 5 mLØ Oxygen flow: 6, 8, 10 L/min

23Hess D et al, 1996

p<0.001

24

Effect of brand: difference respirable dose (P< 0.001)

Effect of increasing flow: increase mass output 1-5 µm (respirable dose) P=0.004

Hess D et al, 1996

25

ขอดีและขอเสียของ Nebulizers

ขอดี Ø ใชไดกับสารละลายยาหลายชนิด Ø ปรับความเขมขนไดØ อาศัยความรวมมือของผูปวยไมมากØ เหมาะกับผูปวยท่ีมีปญหาดานการ

หายใจ เชน เด็ก ผูสูงอายุ และผูปวย acute distress เปนตน

Ø สามารถพัฒนาเพื่อนําสงยาผาน endotracheal tube หรือ bronchoscope

ขอเสียØ ราคาแพง Ø ไมสะดวก Ø ตองใชแหลงพลังงานจากไฟฟา

และ compressed gas Ø เวลาในการใหยานานเมื่อเทียบ

กับการบริหารยาแบบอื่น Ø ความแตกตางระหวางชื่อการคาØ การปนเปอน

วิธีการใช Nebulizer

27

Pressurized Meter Dose Inhalers (pMDI)

CFC or HFA

1

2

3

4

5

Rau’s Respiratory Care Pharmacology 2008

28

Hydrofluoroalkane (HFA) (Nonchlorofluorocarbon) Propellants

HFA-MDI: no Cold, no Freon effect Rau’s Respiratory Care Pharmacology 2008

Comparison HFA & CFC

29Chet L, et al.2005

30

HFA-MDIs CFC-MDIsRau’s Respiratory Care Pharmacology 2008

31

ปจจัยที่มีผลตอการนําสงยาผาน MDIs

32

Shaking canister

25.5% 35.7%

Everard ML. et al, 1995

15.8%18.2%

Device & formulation factors that can impact MDI performance

Device & formulation factors that can impact MDI performance

Nominal dose=ขนาดยาท่ีอยูบนฉลาก

Emitted dose=ขนาดยาท่ีออกจากปากกระบอก

Fine particle dose(respiratory dose)=ขนาดของยาท่ีมีอนุภาคนอยกวา 6 ไมครอน

Device & formulation factors that can impact MDI performance

The Pharmaceutical Quality of Inhalation Products

• EMEA Guideline (2006)–Drug substance specification–Drug product pharmaceutical development–Drug product manufacture–Excipients–Drug product specification (s)–Drug product container closure system–Drug product stability

Reference : GUIDELINE ON THE PHARMACEUTICAL QUALITY OF INHALATION AND NASAL PRODUCTS, Doc Ref.: EMEA/CHMP/QWP/49313/2005 Corr, London, 21 June 2006.

The Pharmaceutical Quality of Inhalation Products

• USP 2010 <601> Aerosols, nasal sprays,

metered-dose inhalers, and dry powder inhalers

– Pharmacopeia requirements for all dose-metering inhalation dosage forms require

• Determination of the delivered dose uniformity

• Aerodynamic size distribution

38

ขอดีและขอเสียของ pMDIs

ขอดีØ ขนาดกะทัดรัด พกพาไดสะดวกØ การขนสงยามีประสิทธิภาพØ ใชเวลาสั้นในการออกฤทธิ์Ø มีขนาดบรรจุมากกวา 100

dose Ø ขนาดอนุภาคยาละเอียดมากข้ึนใน

ตํารับ HFA -MDI

ขอเสียØ ตองอาศัยเทคนิคกดพรอมสูดØ ปรับความเขมขนไมไดØ การประเมินยาหมดทําไดยากØ อาจเกิดปฏิกิริยากับสารชวยกระจายยาØ เกิดแรงปะทะระหวางละอองยากับ

oropharyngealØ อาจมีการสูดหายใจเอาสิ่งแปลกปลอม

จาก mouthpiece เขาไปได Ø ยาอาจสูญหายไปไดถาไมมีการใช

reservoir device

วิธีการใช pMDI

40

Reservoir deviceor extension, auxiliary, add-on devices

• Spacer• Holding chamber

41

ประโยชนของการใช pMDI รวมกับ spacer

• ลดการสะสมของยาท่ีคอหอยสวนปากไดถึง 10-15 เทา• ลดการไมประสานกันระหวางการพนยากับการหายใจเขา• ลดขนาดของละอองลอย (MMAD) ไดประมาณรอยละ 25

ข้ึนอยูกับยาและรูปแบบของ spacer

• ลดความเร็วของละอองลอยทําใหลดการสะสมของยาในชองปาก นอกจากน้ียังลดการเกิด “cold-Freon effect”

42

ปจจัยท่ีมีผลตอการนําสงยาผาน Reservoir devices

43

ขอดีและขอเสียของ Reservoir devices

ขอดีØ ลดการตกคางของยาใน

oropharyngeal

Ø ไมตองกดพรอมสูดยาพน

Ø เหมาะกับผูปวยที่มีการอุดกั้นทางเดินหายใจรวมกับอาการหอบเหน่ือย

Ø สามารถใชกับหนากากสําหรับพนยาในเด็ก

ขอเสียØ ขนาดใหญและใชไมสะดวกØ เพ่ิมคาใชจายØ ตองเรียนรูวิธีการประกอบ

อุปกรณØ อาจมีเชื้อแบคทีเรียปนเปอน

44

• การเขยา pMDI• ถือ pMDI + spacer ใหตั้งตรง• One way valve spacer, face mask: การกดไมตองสัมพันธกับการสูด

• Opened – ended spacer:การกดควรสัมพันธกับการสูด

• กล้ันหายใจ 4-10 วินาที (ใน face mask หากผูปวยไมสามารถกลั้นหายใจไดใหสูดหายใจเขาออกท้ังทางปากและจมูกหลายๆคร้ัง)

เทคนิคการใช pMDI รวมกับ spacer ท่ีมีผลในการนําสงยา

45

ถาจะสูดยาซ้ํา ควรรอประมาณ 1 นาที แลวจึงกดเคร่ืองสูดยาซ้ําคร้ังท่ี 2

การทําความสะอาด spacer ใหลางดวยน้ํายาลางจานหรือสบูออน 1:5000 แลวปลอยท้ิงไวใหแหงเอง ไมควรเอาผาเช็ด เพราะจะทําใหเกิดไฟฟาสถิต

เทคนิคการใช pMDI รวมกับ spacer ที่มีผลในการนําสงยา (cont.)

46

Dry Powder Inhalers (DPIs)

Turbuhaler Diskus inhaler

พบวา DPIs มีประสิทธิภาพเทียบเทากับ pressurized MDIs

47

ปจจัยที่มีผลตอการนําสงยาผาน DPIs

v Inspiratory Flow Rate

“ปริมาณยาที่ผูปวยไดรับ แปรผันตาม แรงสูด”

Rau’s Respiratory Care Pharmacology 2008

% Dose delivered

48

ขอดีและขอเสียของ DPIs

ขอดีØ ไมจําเปนตองใชเทคนิคกดพรอมสูดØ ขนาดเล็ก พกพาไดØ ใชเวลานอยสําหรับการเตรียม

อุปกรณและการสูดพนØ ไมตองกลั้นหายใจØ ไมเกิด Freon effectØ งายตอการคํานวณยาที่เหลืออยู

ขอเสียØ ตองอาศัยแรงในการสูดขนาดปาน

กลางถึงมาก (30-90 L/min)Ø มียาเพียงไมกี่ตัวที่สามารถทําใหอยู

ในรูปแบบ DPI ไดØ อาจมีผงยาตกคางที ่

oropharyngealØ อุปกรณบางตัวเปนแบบ single-

dose ตองมีการบรรจุยากอนใชแตละคร้ัง

49

สูดหายใจเขาอยางแรงและเร็ว (ใหไดอัตราเร็วของลมหายใจ 30-90 L/min) และไมตองกล้ันหายใจหลังสูดหายใจเขา

เทคนิคการใช DPIs ที่มีผลในการนําสงยา

ไมควรพนลมหายใจเขาไปใน DPIs

50

เปรียบเทียบวิธีบริหารยาชนิดตางๆ วิธีบริหารยา ขอดี ขอเสียNebulizer - ใชงาย สูดหายใจเพ่ือรับยาไดหลายคร้ัง

ตอการบริหารยา 1 คร้ัง- สามารถเพ่ิมขนาดในการบริหารยาแต

ละชนิด

- ตองมี pressurized gas source- ใชเวลานานในการบริหารยา- อาจติดเชื้อถาเตรียมยาไมสะอาด

พอMDI - พกพาสะดวก - ตองอาศัยการกดพรอมสูด

- มียาตกคางใน oropharynx มากMDI+spacer - การกดอาจไมสัมพันธกับการสูดก็ได

- ลดแรงปะทะระหวางผงยากับ oropharynx

- มีคาใชจายเพ่ิมข้ึน- พกพาไมสะดวกเนื่องจากมีขนาด

ใหญDPI - ไมตองอาศัยเทคนิคกดพรอมสูด

- ไมตองกลั้นหายใจเมื่อสูดผงยา- ตองใชแรงสูดปานกลางหรือมาก- มียาตกคางใน oropharynx มาก

51

ผูปวยท่ีใชยาสูดในการรักษาควรไดรับการฝกวิธีสูดยาท่ีถูกตอง

การมีเภสัชกรรวมในการดูแลผูปวยโรคหืดและโรคปอดอุดก้ันเร้ือรัง มีผลชวยใหการดูแลผูปวยมีประสิทธิภาพยิ่งข้ึน

Thank youfor your attentions

Any questions?