• 並非是一個平滑的通道 , 當人工氣道內的分泌物增加會造成管路的阻礙變多使得在管路的沉積量增加。

• 但另一方面 , 人工氣到可以避免噴霧劑接觸口腔黏膜或胃腸道 , 因此可以排除全身吸收的可能性。

Assessment of AerosolDelivery Through Artificial Airways• In Vitro Measurements• 表 2 總結肺部模型的研究是關於在人工氣

道使用噴霧製造設備的成果。

• 由於噴霧器的沉澱比率可以從 1.2 ％至 43 ％ 。這說明使用不同的方法（變異性似乎很大）並且強調當 aerosol 傳送經過人工氣道時很明顯會受到不同的影響。

• 在 Vitro 研究中使用 metered-dose （ MDI ）也顯示有相當大的變異性。沉澱比率是5-39 ％（見表 2 ）

• 此外，使用 MDI 的技巧或許是重要的因素。

• 雖然早期的 Vitro 研究提出 MDI 的效率可能比噴霧器要好，後來的研究顯示當噴霧器和 MDI 在最佳的條件下使用時，他們的效率似乎是很相似的。

In Vitro Assessments

• 表 3 總結在 Vitro 的評價，這些是使用放射性因位素來追蹤噴霧劑。

• 此外，在噴霧器和 MDI 的效率都有很大的變異性（沉澱速率分別是 2.2~30.6 ％和1.7~11 ％）。

• 此外，這個變異性似乎和使用技巧的因子有很大的關係。

• 在使用噴霧劑之後測量血清或尿液中的濃度可以用來評價有多少的噴霧劑到達全身的循環。

• 最近的研究包含了 MDI 加裝 spacer 系統的albuterol 的尿液分析。

• 尿液的 albuterol 是給藥劑量的 38 ％而使用噴霧器的有 16 ％。

• 比較 vitro 和 vivo 測量，在 vitro 的測試可能會高估它的傳送，因為它們通常是在一個沒有濕氣的管路中執行。

• 管路是乾淨的並且擺的位置也適當，粒子會在 vivo 被呼出，並且在 vitro 系統中受到限制。

• 在 vitro 的分析中也會忽視局部的沉澱。

Comparion of Aerosol Delivery With And Without Artificial airway

• 一般而言， aerosol 經過 ETT 的沉澱量會比經過自然的氣道要少。

• 然而，有些” head yo head ” 的研究是存在的。

• 我們在 1984 年的研究中同樣使用放射性同位素的示蹤方法來研究插管和非插管的兩組族群，使用 ETT 會使的噴霧器通過的劑量減少許多。

• 在 MDI 的傳送研究比較，在插管的病患使用 albuterol 的每一 puff 的血清濃度比非插管的病患低。

• 生理學的（支氣管擴張劑）反應在插管和非插管的方法也提出人工氣道會減少傳遞的劑量。

• 特別地是，有幾個研究顯示：與非插管的實驗對象使用標準劑量者相比較，當增加MDI 的 puffs 或增加支氣管擴張劑噴霧的劑量時，也可以達到生理的效果（ physrologic effects ）。

• 最後是使用傳統的方法做噴霧和 MDI 來治療插管的病患。

• 它傳統的有效劑量似乎會比非插管的病患少。

• 然而，有許多因素（使它發揮最大效用）會增加 aerosol 傳遞經過 ETT 。

• 當這些都使用的話，我們可以相信傳遞經過人工氣道的 aerosol 可以接近經過非插管氣道。

Factors Important in Optimize Delivery Through An Artificial Airway

Ventilation Pattern And Timing

• 在肺部模型研究，噴霧的傳送可以因為慢的吸氣流速或增加吸氣時間來獲得改善。

• 例如，當吸氣時間由 20 ％增加到 50 ％時，傳送到肺模型的量可以增加 50--66 ％。

• 當吸氣流速由 50L /mm降低至 22.5 L /mm時，會增加 3-fold 以上。

• 大的潮氣量（ tidal volume ）也能改善沉澱量，但它應該被認為這和臨床的（ trade -offs ）有關。

• 慢的吸氣流速，長的吸氣時間和大的潮氣堆積，可能會產生 air trapping 或肺部的過度膨脹，對病患來說，這種呼吸型態並不舒服。

• 其他的通氣型態也很重要。在吸氣期傳遞噴霧劑可以增加效率，因為可以減少噴霧劑在吐氣期浪費掉。

• 病患在 ventilator- assisted 呼吸時用力吸氣也可能會增加傳遞量。

• 可能是因為呼吸道末端之壓力梯度比近端的呼吸道更大。

Carrier Gas Properties

• 溼度和密度這兩種重要的特性和 aerosol 傳遞的氣體運送是有關的

• 濕度可以預防某些 aerosol particles 的蒸發或大大地增加其他 aerosol 粒子的大小。

• 不適當的粒子大小是由於濕度改變所引起的。

• 這會妨礙肺部的沉澱並且能夠說明為何早期在 vivo潮濕的呼吸氣管路中使用噴霧劑時它的沉澱效果很差。

• 最近的一些研究顯示乾的氣體可以攜帶較多的 aerosol 到肺部。

• Trade-off 明顯的存在，然而，雖然短暫的治療需要有短時間的乾燥氣體來傳送在臨床上的重要性並不大，如果治療期的最後幾分鐘呼吸道乾燥可能會有嚴重的問題。

• 氣體的密度也會影響 aerosol 的傳遞。• 特別是 turbulent flow （擾流）會增加粒子壓緊（ impaction ）在表面上，因此，減低末端的傳遞。

• 因此可以降低氣體密度來減少擾流。

• 有些研究明確的證明使用低密度的 heliox

氣體（ 80 ％氦氣， 20 ％氧氣混合）能夠增加 50 ％在肺模型的沉澱率。

• 然而， heliox無法被使用於 power gas 的噴霧劑，因為低密度的 power gas 會使得噴霧劑的輸出量大大地減少。

Nebulizing Devices

• 噴霧器要具備有粒子大小的產生和將粒子輸出的功能。

• 它的效率受到” dead volume”所影響，這相當於在霧化最後時剩餘在噴霧器內的液體

，也因此浪費掉了。

• 在非插管病患，適合他們呼吸的 aerosol 粒子範圍是（ 1-5um ）。

• 粒子大於 5um 時，它的沉積位置是在咽部和上呼吸道。

• 粒子小於 1um 時，它通常會隨著呼吸被呼出。

• 在狹窄的 ETT ，粒子的大小在 1-3UM ，傳送效果較有效。

• 因此在插管病患也能將這種粒子的大小作為規定的指標。

• 插管的病人在臨床上使用噴霧器若要達到有效的效果，在輸出量和粒子大小的特性上都有顯著的差異。

• 這取決於使用液體噴霧劑的設備設計和特性。

• 兩個最常用於呼吸氣管路的設計是噴射（ jet ）噴霧器（氣體穿過液體產生 aerosol 粒子）和超音波噴霧器（氣體介面來產生 aerosol 粒子）

• 一般任何一個設備的輸出量的（ break up ）（分散）範圍從每分鐘＜ 100 到幾百微升。

• 而 mass media空氣動力學的直徑可以從＜2 到 5um ，這也在不同的廠商間有很大的差異。

• 因此藥物在某一個系統傳遞的性能並不能推斷它在另一個系統的性能。

• 有些噴射噴霧器也會受到驅動壓力的影響。• 由於持續性的噴霧動力通常是使用 wall gas

（ 50psi ），而間歇性的噴霧（ timed inspiration ）動力可能是呼吸器（驅動壓力＜ 15psi ）。

• 這些低的驅動壓力可能會使的在某些系統的輸出量減少。

• 在不同的噴霧器， MDI 每次噴射只供給幾個微升（儘管藥物的濃度通常高於噴霧溶液）。

• 多噴幾下也能達到類似噴霧器的效果。• MDI 粒子大小的分布比得上噴霧器。• 但粒子噴出 MDI 噴嘴的速率是重要的，這

也是使用 MDI 時需要呼吸器迴路腔室（ ventilator circuit chambers ）的重要原因。

• 同樣地，每個 MDI 都希望有單一的藥物。

• Formulation 一般噴霧器更能提供較大量和更多種類的 aerosol 但通常較昂貴且麻煩。

Circuit Properties

• 大多數的管路會影響 aerosol 傳送經過 ETT或人工氣道。

• 人工氣道的直徑、長度、轉（彎）折、阻塞物（阻礙）和進入氣道開口的出口角度都會影響氣流的屬性，也可能會影響氣霧到達肺部的目標。

• 管路裝置的位置也很重要。

• 對於連續噴霧療法，如果將設備接近病患的 Y-piece 會使的許多霧氣在吐氣時浪費掉。尤其是如果呼吸氣管路有 bias flow （偏流？漏氣？）

• 相反的，如果將噴霧設備放在吸氣管路上，遠離病患的 Y-piece ，在吐氣時可能會有許多的噴霧充滿吸氣端的管路。

• 使用 MDI 時，在吸氣管路上使用 holding chamber 收集腔室？可以使吏子的速度變慢，而且而且傳送的量較多。

• 迴路和管子通常是塑膠製的，它的表面會有靜電（ static charge ），吸引 aerosol particles ，因此會減少氣霧的傳送。

Ideal System

• 理想的氣霧傳送系統要具備有：

1. 病患引動呼吸模式：慢的吸氣流速，長的吸氣時間，大的潮氣容積和吸氣末的停頓

2. 沒有濕氣和密度很小的運送氣體。

3.aerosol 的產生器要有很高的輸出量、低的死腔容積以及產生的粒子要在 1-3um 之間

4.迴路要有寬的口徑、平滑、沒有靜電， properly centered 適切地對正中央？，以幫助低速的粒子。

• 在目前的研究中有許多的變異性。以上所有的因子會影響 aerosol 的傳送並不令人意外。

• 當氣霧系統越接近理想狀況， aerosol 傳送經過 ETT 也可能會有很大的改善，並且會類似像是非插管病患。

Intra-Airway Deluvery Systems

• 即使在最適當的環境之下，這個系統接近非插管病患的效率，很明顯的， aerosol進入肺部的量一定不可能超過 25-40 ％。

• 對於許多價錢低廉的藥物（如類固醇、支氣管擴張劑）是可以接受的。

• 但對於許多昂貴的藥物效率太差可能無法令人滿意。

• 當傳遞昂貴的藥物時，設備放置的位置如何，可以使得 aerosol直接進入肺部，這曾經被探討過。

• 有兩個上述的設備就是 MDI 噴嘴延長器和氣道內的噴嘴噴霧器導管。

MDI Nozzle Extender

• 這是一個相當簡單的觀念：當 MDI 加上噴嘴時會使得人工氣道太長而造成阻礙。

• 因此氣霧柱出來時會直接進入氣管。

• 延長器的直徑必須＜ 1mm ，在延長器的尖端可以維持適當的粒子的大小和輸出量。

• 不幸的是它所產生的高速氣霧氣流太接近氣道組織。