MDI

MDI (от англ. Metered Dose Inhaler — дозированный ингалятор) — это портативное устройство для доставки лекарственного аэрозоля в дыхательные пути, предназначенное для лечения бронхиальной астмы, хронической обструктивной болезни лёгких (ХОБЛ) и других респираторных заболеваний. Основной принцип работы MDI заключается в распылении фиксированной дозы лекарственного вещества в виде мелкодисперсного облака, которое пациент вдыхает через рот. Устройство является одним из наиболее распространённых типов ингаляторов в мире благодаря компактности, точности дозирования и относительной простоте использования.

История

Ранние разработки

Первые попытки создания дозированных ингаляторов относятся к середине XX века. В 1955 году американский врач Джордж Мейзенхельдер и фармацевт Чарльз Тиль из компании Riker Laboratories (позже вошедшей в состав 3M) разработали прототип устройства, использующего сжатый газ для распыления жидкости. В 1956 году был запатентован первый коммерческий MDI — «Medihaler», который содержал раствор изопреналина. Устройство представляло собой стеклянный баллон с металлическим клапаном, приводимым в действие нажатием пальца.

Эра фреонов

С 1960-х годов в качестве пропеллента (газа-вытеснителя) в MDI начали использовать хлорфторуглероды (ХФУ, фреоны), которые обеспечивали стабильное давление и мелкодисперсное распыление. Однако в 1980-х годах выяснилось, что ХФУ разрушают озоновый слой Земли. В 1987 году был подписан Монреальский протокол, запрещающий производство озоноразрушающих веществ, что потребовало перехода на альтернативные пропелленты.

Переход на гидрофторалканы

В 1990-х годах началась разработка MDI с использованием гидрофторалканов (ГФА, в частности HFA-134a и HFA-227ea), которые не разрушают озоновый слой, но обладают иными физико-химическими свойствами. Первый коммерческий ингалятор на HFA — «Airomir» (сальбутамол) — был одобрен в США в 1996 году. Переход потребовал переформулирования лекарственных препаратов, так как растворы в HFA часто отличались по стабильности и биодоступности. К 2010-м годам большинство MDI в мире перешли на HFA, хотя в некоторых странах (например, в Индии и Китае) фреоновые ингаляторы продолжали использоваться до 2020-х годов.

Устройство и принцип действия

Конструкция

Типичный MDI состоит из следующих компонентов:

• Баллон (канистра) — герметичный металлический (алюминиевый или нержавеющий) сосуд, содержащий лекарственное вещество, пропеллент и вспомогательные компоненты (поверхностно-активные вещества, сорастворители).
• Клапан — дозирующий механизм, который при нажатии высвобождает строго определённый объём жидкости (обычно 25–100 мкл). Клапан может быть одно- или двухкамерным.
• Актуатор (мундштук) — пластиковый корпус с соплом, формирующим аэрозольное облако. Внутри актуатора находится канал, через который жидкость под давлением распыляется на мелкие капли.

Принцип работы

При нажатии на баллон клапан открывается, и смесь лекарства с пропеллентом под давлением (обычно 3–4 атмосферы) выбрасывается через сопло актуатора. За счёт быстрого испарения пропеллента и турбулентного течения жидкости образуется аэрозоль с размером частиц 1–5 мкм (оптимальный для осаждения в нижних дыхательных путях). Пациент должен синхронизировать нажатие с вдохом, чтобы аэрозоль попал в лёгкие, а не осел в ротоглотке.

Проблемы координации

Одним из главных недостатков классических MDI является необходимость точной координации между нажатием и вдохом. По данным исследований, до 30–50 % пациентов (особенно дети и пожилые люди) не могут правильно выполнить эту процедуру, что снижает эффективность лечения. Для решения этой проблемы были разработаны:

• Спейсеры (удлинительные камеры) — пластиковые контейнеры, которые надеваются на мундштук и удерживают аэрозоль до момента вдоха.
• Автоматические ингаляторы (например, «Respimat» — не является MDI, но использует схожий принцип с механическим распылением).

Классификация

По типу пропеллента

• ХФУ-ингаляторы — устаревшие, запрещённые в большинстве стран из-за экологических рисков.
• HFA-ингаляторы — современные, с низким воздействием на озоновый слой.
• Безпропеллентные — не являются MDI, но относятся к другим типам ингаляторов (порошковые, небулайзеры).

По типу лекарственного вещества

• Бронходилататоры — короткого действия (сальбутамол, фенотерол) и длительного действия (формотерол, сальметерол).
• Ингаляционные кортикостероиды (ИКС) — беклометазон, будесонид, флутиказон.
• Комбинированные препараты — содержат бронходилататор и ИКС (например, сальметерол/флутиказон).
• Антихолинергические средства — ипратропия бромид, тиотропия бромид.

По конструктивным особенностям

• Стандартные MDI — с фиксированной дозой, без дополнительных устройств.
• MDI с индикатором доз — механический или электронный счётчик оставшихся доз.
• MDI с активацией вдохом — автоматически срабатывают при вдохе (например, «Autohaler»), но такие устройства не являются классическими MDI, а относятся к дыхательным ингаляторам.

Применение

Медицинские показания

MDI используются для лечения и профилактики:

• Бронхиальной астмы — как для купирования приступов (бронходилататоры короткого действия), так и для базисной терапии (ИКС или комбинированные препараты).
• ХОБЛ — для уменьшения одышки и предотвращения обострений (длительно действующие бронходилататоры, антихолинергики).
• Других респираторных заболеваний — например, при муковисцидозе (ингаляции дорназы альфа) или после трансплантации лёгких (иммуносупрессанты).

Особенности использования у разных групп пациентов

• Взрослые — обычно используют MDI без спейсера, если координация хорошая.
• Дети — рекомендуется применение спейсера, особенно у детей до 5 лет, которые не могут синхронизировать вдох.
• Пожилые пациенты — часто испытывают трудности с координацией, поэтому им также показан спейсер или переход на порошковые ингаляторы.
• Пациенты с тяжёлой одышкой — могут использовать MDI с небулайзером (через компрессорный ингалятор), но это не является стандартным применением MDI.

Преимущества и недостатки

Преимущества

• Компактность — MDI легко помещается в кармане или сумке, что позволяет носить его с собой.
• Точность дозирования — клапан обеспечивает воспроизводимую дозу при каждом нажатии.
• Быстрое действие — аэрозоль попадает в лёгкие в течение нескольких секунд.
• Низкая стоимость — по сравнению с порошковыми ингаляторами и небулайзерами, MDI дешевле в производстве.
• Широкий ассортимент — доступны десятки различных лекарственных препаратов в форме MDI.

Недостатки

• Проблемы координации — требуют синхронизации нажатия и вдоха.
• Высокая оральная фракция — до 80 % дозы может оседать в ротоглотке, вызывая местные побочные эффекты (кандидоз, охриплость) при использовании ИКС.
• Зависимость от пропеллента — HFA-ингаляторы требуют утилизации как опасные отходы (баллоны под давлением).
• Влияние температуры — при низких температурах (ниже 0 °C) давление в баллоне падает, что снижает эффективность распыления.
• Необходимость обучения — пациенты должны пройти инструктаж по правильной технике ингаляции.

Интересные факты

• Первый MDI («Medihaler») был выпущен в 1956 году и содержал изопреналин — препарат, который сегодня считается устаревшим из-за высокого риска сердечно-сосудистых побочных эффектов.
• В 2010-х годах компания 3M разработала MDI с электронным управлением, который фиксирует время и количество использованных доз, передавая данные на смартфон.
• В России около 70 % всех ингаляторов, используемых для лечения астмы, относятся к MDI, хотя доля порошковых ингаляторов постепенно растёт.
• Некоторые MDI (например, с сальбутамолом) могут использоваться для профилактики бронхоспазма, вызванного физической нагрузкой — за 15–20 минут до тренировки.

Критика и альтернативы

Экологические аспекты

Несмотря на отказ от ХФУ, HFA-ингаляторы остаются источником парниковых газов. HFA-134a имеет потенциал глобального потепления (ПГП) 1430 (в 1430 раз выше, чем у CO₂). В 2023 году Европейское агентство по лекарственным средствам (EMA) выступило с инициативой по снижению использования HFA-ингаляторов в пользу сухих порошковых ингаляторов (DPI) с нулевым ПГП. Однако полный переход затруднён из-за того, что не все лекарственные формы доступны в виде DPI.

Альтернативные устройства

• Порошковые ингаляторы (DPI) — не требуют пропеллента, активируются вдохом пациента. Примеры: «Серетид Мультидиск», «Симбикорт Турбухалер». Недостаток — чувствительность к влажности и скорости вдоха.
• Небулайзеры — компрессорные или ультразвуковые устройства, распыляющие жидкое лекарство в течение нескольких минут. Используются в стационарах и для пациентов с тяжёлой одышкой.
• Мягкие ингаляторы (например, «Respimat») — создают медленное облако аэрозоля без пропеллента, что улучшает координацию.

Источники

• Федеральные клинические рекомендации по диагностике и лечению бронхиальной астмы (Российское респираторное общество, 2022).
• Global Initiative for Asthma (GINA). Global Strategy for Asthma Management and Prevention, 2023.
• Newman S.P. Principles of Metered-Dose Inhaler Design // Respiratory Care. 2005; 50(9): 1177–1190.
• Инструкции по медицинскому применению лекарственных препаратов (сальбутамол, беклометазон, флутиказон) — Государственный реестр лекарственных средств РФ.
• Доклад Всемирной метеорологической организации о состоянии озонового слоя, 2022.