Nebulizacja vs MDI: porównanie śladu węglowego w leczeniu astmy

Czy wybór metody podania salbutamolu ma znaczenie dla środowiska?

Systemy opieki zdrowotnej odpowiadają za 4,6% globalnej emisji gazów cieplarnianych, a USA i Kanada zajmują odpowiednio pierwsze i trzecie miejsce pod względem emisji CO₂ na mieszkańca związanych z opieką medyczną. Rosnące emisje przyczyniają się do globalnego ocieplenia, którego negatywny wpływ na zdrowie obejmuje wzrost chorób związanych z upałem, problemów oddechowych oraz szersze rozprzestrzenianie się chorób zakaźnych.

Stosowanie inhalatorów ciśnieniowych (MDI) do podawania bronchodilatatorów, w tym salbutamolu, uznawane jest za istotne źródło emisji gazów cieplarnianych w opiece zdrowotnej. W Wielkiej Brytanii szacuje się, że nawet 13% emisji związanych ze służbą zdrowia wynika z używania MDI w leczeniu astmy i przewlekłej obturacyjnej choroby płuc (POChP). Głównym gazem cieplarnianym emitowanym przez te urządzenia jest propelent hydrofluoroalkanowy (HFA), którego potencjał cieplarniany może być nawet 3000 razy wyższy niż CO₂.

Nebulizacja, czyli podawanie leku w formie drobnych kropelek, stanowi główną alternatywę terapeutyczną w warunkach szpitalnych. Metoda ta ma porównywalną skuteczność kliniczną z MDI dla kluczowych punktów końcowych, takich jak przyjęcie do szpitala czy FEV₁, choć MDI wiążą się z krótszym czasem pobytu w oddziale ratunkowym (ED) i mniejszą liczbą drżeń u dzieci. Do tej pory nie oceniono jednak wpływu środowiskowego nebulizacji w warunkach oddziałów ratunkowych.

Co chcieli zbadać autorzy?

Celem badania było porównanie ekologicznego śladu węglowego inhalatorów ciśnieniowych (MDI) i nebulizacji przy podawaniu salbutamolu dorosłym pacjentom w oddziałach ratunkowych. Analiza została przeprowadzona metodą oceny cyklu życia (LCA) według standardów ISO 14040 i 14044, obejmując produkcję, pakowanie, transport, użycie w ED oraz utylizację.

Jak przeprowadzono ocenę środowiskową?

Badanie obserwacyjne przeprowadzono w roku fiskalnym 2022–2023 w CHU de Québec–Université Laval, instytucji akademickiej zarządzającej pięcioma oddziałami ratunkowymi w Quebecu (Kanada), przyjmującymi ponad 240 000 wizyt rocznie. Oceniano MDI (100 μg salbutamolu na dawkę, 200 dawek) oraz ampułkę do nebulizacji (5 mg/mL, 10 mL), oba produkty firmy GSK.

Porównano jedno i trzy podania standardowej dawki salbutamolu w ED dla dorosłych i dzieci ważących ≥24 kg: 800 μg (osiem wdechów) przez MDI oraz 5 mg (1 mL) przez nebulizację. Ocena cyklu życia obejmowała produkcję, pakowanie, transport, użycie w ED oraz spalanie, zakładając, że wszystkie materiały są utylizowane w szpitalu. Rozważono leczenie MDI z wielokrotnego użytku plastikowym spacerem lub jednorazowym kartonowym spacerem, a także materiały wielokrotnego użytku do nebulizacji (kubek, rurki, maska tlenowa).

Skład MDI, spacerów i materiałów do nebulizacji określono za pomocą spektroskopii w podczerwieni z tłumionym całkowitym odbiciem (ATR-FTIR), która dostarcza szczegółowych informacji o składzie molekularnym produktu. Skład gazu w pojemniku MDI analizowano przy użyciu wielojądrowego rezonansu magnetycznego i spektroskopii w podczerwieni w fazie gazowej. Pełne cykle życia modelowano przy użyciu oprogramowania openLCA i bazy danych ecoinvent (wersja 3.9.1), adaptując niektóre procesy do kontekstu Quebecu.

Jakie wskaźniki środowiskowe oceniano?

Zinwentaryzowane emisje i zużycie zasobów przeliczono na wskaźniki środowiskowe w czterech kategoriach wpływu:

• Zmiany klimatu – w kg ekwiwalentu emisji CO₂ (CO₂eq), obliczone metodą IPCC2021 GWP100
• Zdrowie ludzi – w utraconych latach życia skorygowanych niepełnosprawnością (DALY)
• Zużycie zasobów kopalnych – w megadżulach (MJ) zużytych zasobów
• Jakość ekosystemów – w potencjalnie znikniętej frakcji gatunków na metr kwadratowy na rok (PDF·m²·rok)

Wskaźniki zdrowia ludzi i jakości ekosystemów agregują szereg pośrednich efektów produkcji, użycia i utylizacji produktów do leczenia astmy. Do przeliczenia danych inwentarzowych na jednostki wpływu wykorzystano zwalidowaną metodę oceny IMPACT World+.

Wyniki interpretowano względem jednostek funkcjonalnych dla jednego lub trzech podań, które są powszechnymi początkowymi przepisami w wielu protokołach oddziałów ratunkowych. Zidentyfikowano również „gorące punkty” (hotspots) – elementy cyklu życia o najwyższym wkładzie we wskaźniki.

Jakie są różnice w śladzie węglowym między metodami?

Ekologiczny ślad obu metod przedstawiono dla jednego i trzech podań. Dla wskaźnika zmian klimatu jedno i trzy podania salbutamolu w ED emitują odpowiednio 1,9 i 4,0 kg CO₂eq przez MDI, w porównaniu z 0,9 i 1,0 kg przez nebulizację. Emisje te odpowiadają przejechaniu 5,5 km i 11,6 km lub 2,7 km i 2,8 km w kompaktowym samochodzie (np. Honda Civic, Toyota Corolla).

Głównym „gorącym punktem” dla MDI są emisje HFA, które stanowią 56% i 79% całkowitych emisji ekwiwalentu CO₂ odpowiednio dla jednego i trzech podań. Natomiast produkcja inhalatora i spacera przyczynia się do 33% i 16% całkowitych emisji CO₂eq dla jednego i trzech podań. Ślad węglowy MDI jest więc związany przede wszystkim z ich użyciem: każda seria ośmiu wdechów emituje 1,1 kg CO₂eq jako 1,1,1,2-tetrafluoroetan.

Wyniki wskazują również, że choć jednorazowy kartonowy spacer pozostawia mniejszy ślad niż plastikowy po jednym podaniu, różnica ta zmniejsza się lub odwraca na korzyść plastikowego spacera po trzech podaniach, ponieważ ten sam karton trudno użyć więcej niż raz.

W przypadku nebulizacji produkcja i utylizacja kubka oraz maski stanowią gorące punkty dla wszystkich wskaźników. Produkcja kubka i maski odpowiada za 65% i 62% całkowitych emisji CO₂eq dla jednego i trzech podań, podczas gdy ich utylizacja przyczynia się do 33% i 31% całkowitych emisji. Ponieważ te urządzenia są wielokrotnego użytku, wyniki wskaźników nie rosną znacząco wraz z liczbą podań.

Jak wypadają obie metody w pozostałych kategoriach wpływu?

Analiza Monte Carlo (1000 iteracji) pozwoliła na oszacowanie mediany i 95% przedziału ufności różnicy między MDI a nebulizacją dla każdej kategorii wpływu:

• Zmiany klimatu: Wpływ MDI jest znacząco większy niż nebulizacji, a różnica rośnie przy trzech podaniach, osiągając do 2,9 kg CO₂eq.
• Zdrowie ludzi: Obie metody są nierozróżnialne w tej kategorii zarówno dla jednego, jak i trzech podań.
• Jakość ekosystemów: Nebulizacja ma większy negatywny wpływ po jednym podaniu, ale po trzech podaniach sytuacja się odwraca – MDI powodują większą utratę różnorodności biologicznej.
• Zużycie zasobów kopalnych: Nebulizacja wykazuje znacząco wyższy wpływ niż MDI zarówno przy jednym, jak i trzech podaniach (różnica: -6,99 do -10,58 MJ dla jednego podania; -7,68 do -8,38 MJ dla trzech podań).

Transport nie wpływa na porównawczą ocenę ekologicznego śladu, ponieważ zastosowano identyczne odległości transportu od zakładu produkcyjnego do placówki i od placówki do spalarni dla obu metod. Dodatkowo wkład transportu w ogólne cykle życia jest marginalny, stanowiąc jedynie 1,9% i 3,3% emisji ekwiwalentu CO₂ odpowiednio dla MDI i nebulizacji.

Co jeśli pacjent zabiera MDI do domu?

Pacjenci wypisywani z oddziału ratunkowego często mogą zatrzymać MDI do użytku domowego. Autorzy rozważyli ten alternatywny scenariusz w modelu, zakładając, że wszystkie takie MDI zostały opróżnione i trafiły do tej samej spalarni, jak gdyby zostały w oddziale ratunkowym.

Ekologiczny ślad tego scenariusza jest niższy niż utylizacji MDI w szpitalu dla wszystkich kategorii. Podczas gdy wkład emisji HFA nadal rośnie, wkład produkcji i utylizacji MDI jest rozłożony na 200 wdechów zamiast ośmiu lub 24 (jedno lub trzy podania) na jednostkę funkcjonalną. Wcześniej zaobserwowane różnice między MDI a nebulizacją dla wszystkich wskaźników nie zmieniają się znacząco w tym scenariuszu. Oszacowano różnicę 2,5–2,6 kg CO₂eq między MDI a nebulizacją dla trzech zabiegów, bez istotnych różnic w innych kategoriach wpływu.

Warto jednak zauważyć, że inhalatory proszkowe (DPI), które mogą być stosowane przez pacjentów w wieku 6 lat i starszych, okazały się porównywalne pod względem skuteczności i kosztu z MDI, a ich ślad węglowy jest 20–30 razy mniejszy. Jeśli DPI są faktycznie użyteczne w domu w taki sam sposób jak bronchodilatatory, wówczas wyrzucanie MDI po użyciu w oddziale ratunkowym stałoby się podejściem o najmniejszym wpływie jako źródło emisji gazów cieplarnianych.

Jaki jest roczny ślad ekologiczny w skali szpitala?

W roku fiskalnym 2022–2023 w pięciu oddziałach ratunkowych CHU wydano 4815 inhalatorów MDI i 233 ampułki do nebulizacji. Odpowiadający roczny ślad ekologiczny przedstawiono według kategorii wpływu, zakładając, że każdy pacjent otrzymał trzy podania salbutamolu podczas pobytu w oddziale ratunkowym.

Emisja 19 260 kg ekwiwalentu CO₂ jest przypisywana użyciu MDI. Gdyby wszyscy pacjenci otrzymali nebulizację, emisja ta byłaby niższa o 14 416 kg, a uniknięto by strat 0,93 × 10⁻² DALY i 1606 PDF·m²·rok, jednak zużyto by dodatkowo 25 984 MJ zasobów kopalnych. Emisja 14 416 kg CO₂eq odpowiada przejechaniu 84 800 km w kompaktowym samochodzie lub 19 podróżom z Nowego Jorku do Los Angeles.

Co to oznacza dla praktyki w oddziałach ratunkowych?

Badanie to sugeruje, że nebulizacja jest bardziej ekologiczną metodą podawania bronchodilatatorów w oddziałach ratunkowych przyjmujących wielu pacjentów wymagających takich zabiegów. Jednak szczególnie u dzieci metoda ta była związana z większą liczbą działań niepożądanych i dłuższym pobytem w oddziale ratunkowym.

„Implementacja protokołów leczenia ostrej astmy o niskiej emisji powinna być jedną z wielu dróg do zbadania, aby osiągnąć ten cel” – piszą autorzy badania, odnosząc się do zobowiązań rządów do osiągnięcia zerowej emisji netto w systemach opieki zdrowotnej w nadchodzących dekadach.

Konieczne są dalsze badania w celu ustalenia, czy stosowanie inhalatorów proszkowych (DPI) jest skuteczne i bezpieczne jako leczenie w oddziale ratunkowym łagodnej do umiarkowanej ostrej astmy, co pozwoliłoby zarezerwować nebulizację dla najcięższych przypadków. DPI wykazują ślad węglowy 20–30 razy mniejszy niż MDI i mogą stanowić optymalną alternatywę zarówno pod względem środowiskowym, jak i klinicznym.

Jakie są ograniczenia badania?

Autorzy zwracają uwagę na kilka istotnych ograniczeń swojej pracy. Po pierwsze, stworzono inwentaryzacje cyklu życia bez dostępu do informacji przemysłowych. Jednak zastosowana metoda jest naukowo solidna i powtarzalna, a autorzy są przekonani, że wynikowa analiza odpowiednio szacuje różnice w ekologicznym śladzie między użyciem MDI a nebulizacją.

Wyniki mogłyby się różnić, gdyby użyto innych baz danych inwentaryzacyjnych i metod oceny wpływu. Niemniej baza danych ecoinvent jest jedną z najszerzej stosowanych na świecie, a procesy zostały dostosowane do kontekstu Quebecu, gdy było to istotne. Metoda oceny CO₂eq jest proponowana przez Międzyrządowy Panel ds. Zmian Klimatu (IPCC), powszechnie uznawaną organizację międzynarodową utworzoną pod auspicjami ONZ do oceny ryzyk związanych ze zmianami klimatu.

Wreszcie, aby oszacować roczny ślad ekologiczny, założono, że pacjenci otrzymywali trzy zabiegi MDI w 20-minutowych odstępach, ponieważ jest to protokół leczenia astmy w oddziałach ratunkowych CHU. Ponieważ znaczna liczba pacjentów otrzymuje więcej niż trzy zabiegi, ekstrapolacje prawdopodobnie niedoszacowują rzeczywistego wpływu.

Dlaczego warto rozważyć zmianę praktyki klinicznej?

Ostra astma jest jednym z najczęstszych stanów leczonych w oddziałach ratunkowych. Podawanie salbutamolu w tym celu zwykle wiąże się z użyciem inhalatora ciśnieniowego (MDI), który ma znaczący ślad ekologiczny. Niniejsze badanie pokazuje, że podawanie salbutamolu przez nebulizację ma mniejszy ślad środowiskowy – emisje CO₂ są o połowę niższe przy jednym podaniu i aż o 75% niższe przy trzech podaniach.

Biorąc pod uwagę, że coraz więcej rządów na całym świecie zobowiązuje się do zapewnienia usług zdrowotnych z zerową emisją netto gazów cieplarnianych w nadchodzących dekadach, wdrażanie protokołów leczenia ostrej astmy o niskiej emisji w oddziałach ratunkowych powinno być jedną z wielu dróg do zbadania, aby osiągnąć ten cel. W skali jednej instytucji (CHU de Québec) potencjalna redukcja emisji wynosi niemal 14,5 tony CO₂ rocznie – to istotny krok w kierunku bardziej zrównoważonej opieki zdrowotnej.

Należy jednak pamiętać o konieczności zbilansowania korzyści środowiskowych z bezpieczeństwem i skutecznością kliniczną, zwłaszcza u dzieci, u których nebulizacja może wiązać się z dłuższym czasem pobytu w oddziale ratunkowym i większą liczbą działań niepożądanych. Przyszłe badania powinny ocenić rolę inhalatorów proszkowych jako potencjalnie optymalnej alternatywy łączącej korzyści środowiskowe z efektywnością kliniczną.