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Messtechnik & Sensorik

Der Inhalator denkt mit

28. Februar 2023, 11:35 Uhr | Von Dr. Andreas Alt, Sensirion

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Die Messung des Luftflussprofils

Mit einer zeitaufgelösten Messung des Inhalationsflussprofils lässt sich feststellen, ob der Inhalator zum optimalen Zeitpunkt ausgelöst wurde oder nicht (Bild 1). Denn nur, wenn dies der Fall ist, kann der Wirkstoff auch tief in die Bronchien getragen werden und dort wirksam werden. Bei verzögerter Auslösung oder zu schwacher Inhalation bleibt dieser besonders wichtige Teil der Lunge unbehandelt.

Neben der zeitlichen Abstimmung zwischen Flussprofil und Wirkstofffreisetzung ist auch das Flussprofil selbst sehr aufschlussreich. Daraus lassen sich Parameter ableiten, die Einblick in den Inhalatorgebrauch und den Gesundheitszustand des Patienten geben können. Folgende aus der Spirometrie entlehnten Werte sind von besonderem Interesse:

Tiefe und Dauer der Inhalation
Vollständige Ausatmung bzw. Entleerung der Lunge vor der Inhalation
Langsame und kontinuierliche Inhalation entsprechend den Anweisungen
Lungenfunktion und ihre zeitliche Entwicklung

Mit präzisen und kalibrierten Echtzeitmessungen des Inhalationsprofils lässt sich bestimmen, ob ein Patient die Inhalation korrekt durchgeführt und eine entsprechend hohe Wirkstoffdeposition die gesamte Lunge erreicht hat. Weitere interessante Parameter, die sich aus gemessenen Inhalationsprofilen ableiten lassen, sind das inspiratorische Volumen (Inspired Volume, IV) und der inspiratorische Maximalfluss (Peak Inspiratory Flow, PIF). Diese Größen sind aus der Spirometrie entlehnt. Bild 2 zeigt beispielhaft ein gemessenes Inhalationsprofil und die daraus abgeleiteten Parameter.
Auch Untergruppen von Parametern, wie das Inspirationsvolumen in der ersten Inhalationssekunde (IV1) oder der Atemwegswiderstand (Airway Resistance, RAW), lassen sich anhand des Atemflussprofils der Inhalation ermitteln. Die Bestimmung von letzterem ist in Bild 3 dargestellt.

Parameter wie der Atemwegswiderstand (RAW) können bei Patienten mit COPD von besonderem Interesse sein, da sie in direktem Zusammenhang mit dem Erkrankungszustand stehen. Demzufolge hat es einen großen zusätzlichen Wert, den Inhalator mit dieser Spirometriefunktionalität auszustatten. Die Inhalationsflussmessung im Inhalator bietet ebendiesen Mehrwert ohne eine zusätzliche Belastung des Patienten. Sie begleitet also nicht nur den korrekten Gebrauch des Inhalators, sondern kann auch Informationen zur Wirksamkeit der Medikation und zum fortschreitenden Krankheitsverlauf liefern (Bild 4). Patienten aber auch Ärzte und Versicherungen sollten besonders daran interessiert sein, Erfolge und Misserfolge in der Therapie messbar zu machen und frühzeitig zu erkennen. Für den Patienten kann eine solche Rückmeldung zusätzlich zur Steigerung der Adhärenz beitragen.

Cohero Health stellt Patienten genau aus diesem Grund ein zusätzliches Spirometer zur Verfügung. Die Patienten sollen ihre Lungenfunktion während des Behandlungsverlaufs regelmäßig vermessen. Anhand der gesammelten Daten können die Patienten und ihre Ärzte den Behandlungsfortschritt einschätzen. Eine solche Langzeitüberwachung ermöglich dazu das von Krankenkassen präferierte Modell der ergebnisorientierten Vergütung. Diese lässt sich bereits in der Insulin- und Schlafapnoetherapie beobachten: Hersteller, die hier auf vernetzte Geräte gesetzt haben, konnten ihren Marktanteil in den vergangenen Jahren ausbauen und gleichzeitig Behandlungskosten senken. Zudem hat die Kombination aus Medikamentenabgabe und Diagnoseeinheit dazu beigetragen, Therapieergebnisse maßgeblich zu verbessern.

Bild 5 zeigt schematisch den möglichen Verlauf von PIF, IV und RAW während der Behandlung. Zu Beginn ist der positive Effekt der Medikation deutlich
zu erkennen. Regelmäßiger und korrekter Gebrauch des Inhalators führt zu einer stabilen Behandlungsphase. Unterbrechungen im Gebrauch des Inhalators verschlechtern PIF, IV und RAW.

Intelligente Inhalatoren, die während der Verwendung zusätzlich den Inhalationsfluss messen und auswerten, bieten auf drei Ebenen einen Mehrwert: Erstens begleiten sie den Einsatz und weisen auf Fehler hin. Zweitens messen sie die Lungenfunktion und quantifizieren die Wirksamkeit der Medikation. Zusätzlich steigern sie die Adhärenz durch wertvolle Rückmeldungen an den Patienten. Zukünftig könnten Flussmessungen darüber hinaus zur Wirkstofffreisetzung genutzt werden – voll automatisiert und optimal an die individuellen Bedürfnisse des Patienten angepasst.