Nebuliser systems for drug delivery in cystic fibrosis

  • Review
  • Intervention

Authors


Abstract

Background

Nebuliser systems are used to deliver medications to control the symptoms and the progression of lung disease in people with cystic fibrosis. Many types of nebuliser systems are available for use with various medications; however, there has been no previous systematic review which has evaluated these systems.

Objectives

To evaluate effectiveness, safety, burden of treatment and adherence to nebulised therapy using different nebuliser systems for people with cystic fibrosis.

Search methods

We searched the Cochrane Cystic Fibrosis and Genetic Disorders Group Trials Register comprising references identified from comprehensive electronic database searches, handsearching of relevant journals and abstract books of conference proceedings. We searched the reference lists of each study for additional publications and approached the manufacturers of both nebuliser systems and nebulised medications for published and unpublished data.

Date of the most recent search: 15 Oct 2012.

Selection criteria

Randomised controlled trials or quasi-randomised controlled trials comparing nebuliser systems including conventional nebulisers, vibrating mesh technology systems, adaptive aerosol delivery systems and ultrasonic nebuliser systems.

Data collection and analysis

Two authors independently assessed studies for inclusion. They also independently extracted data and assessed the risk of bias. A third author assessed studies where agreement could not be reached.

Main results

The search identified 40 studies with 20 of these (1936 participants) included in the review. These studies compared the delivery of tobramycin, colistin, dornase alfa, hypertonic sodium chloride and other solutions through the different nebuliser systems. This review demonstrates variability in the delivery of medication depending on the nebuliser system used. Conventional nebuliser systems providing higher flows, higher respirable fractions and smaller particles decrease treatment time, increase deposition and may be preferred by people with CF, as compared to conventional nebuliser systems providing lower flows, lower respirable fractions and larger particles. Nebulisers using adaptive aerosol delivery or vibrating mesh technology reduce treatment time to a far greater extent. Deposition (as a percentage of priming dose) is greater than conventional with adaptive aerosol delivery. Vibrating mesh technology systems may give greater deposition than conventional when measuring sputum levels, but lower deposition when measuring serum levels or using gamma scintigraphy. The available data indicate that these newer systems are safe when used with an appropriate priming dose, which may be different to the priming dose used for conventional systems. There is an indication that adherence is maintained or improved with systems which use these newer technologies, but also that some nebuliser systems using vibrating mesh technology may be subject to increased failures.

Authors' conclusions

Clinicians should be aware of the variability in the performance of different nebuliser systems. Technologies such as adaptive aerosol delivery and vibrating mesh technology have advantages over conventional systems in terms of treatment time, deposition as a percentage of priming dose, patient preference and adherence. There is a need for long-term randomised controlled trials of these technologies to determine patient-focused outcomes (such as quality of life and burden of care), safe and effective dosing levels of medications and clinical outcomes (such as hospitalisations and need for antibiotics) and an economic evaluation of their use.

Résumé scientifique

Systèmes de nébulisation pour l'administration de médicaments dans la mucoviscidose

Contexte

Les systèmes de nébulisation sont utilisés pour administrer des médicaments destinés à contrôler les symptômes et la progression de la maladie pulmonaire chez les personnes atteintes de mucoviscidose. De nombreux types de systèmes de nébulisation peuvent être utilisés avec différents médicaments ; toutefois, aucune revue systématique antérieure n'a évalué ces systèmes.

Objectifs

Évaluer l'efficacité, la sécurité d'emploi, les contraintes du traitement et l'observance du traitement nébulisé en utilisant différents systèmes de nébulisation chez des personnes atteintes de mucoviscidose.

Stratégie de recherche documentaire

Nous avons effectué des recherches dans le registre d'essais cliniques du groupe Cochrane sur la mucoviscidose et autres maladies génétiques constitué de références identifiées lors de recherches exhaustives dans les bases de données électroniques, de recherches manuelles de revues pertinentes et de résumés d'actes de conférence. Nous avons effectué des recherches dans les références bibliographiques de chaque étude pour trouver des publications supplémentaires et avons rencontré les fabricants à la fois des systèmes de nébulisation et des médicaments nébulisés pour obtenir des données publiées et non publiées.

Date de la recherche la plus récente : 15 octobre 2012.

Critères de sélection

Les essais contrôlés randomisés ou quasi-randomisés comparant des systèmes de nébulisation y compris les nébuliseurs classiques, les systèmes utilisant une technologie de tamis vibrant, les systèmes d'administration d'aérosol adaptative et les générateurs ultrasonores.

Recueil et analyse des données

Deux auteurs ont évalué de manière indépendante les études en vue de leur inclusion. Ils ont également extrait les données et évalué le risque de biais de manière indépendante. Un troisième auteur a évalué les études lorsqu'aucun accord n'a pu être atteint.

Résultats principaux

La recherche a identifié 40 études parmi lesquelles 20 ont été incluses (1936 participants) dans la revue. Ces études ont comparé l'administration de tobramycine, colistine, dornase alfa, chlorure de sodium hypertonique et d'autres solutions par les différents systèmes de nébulisation. Cette revue révèle une variabilité dans l'administration du médicament en fonction du système de nébulisation utilisé. Les systèmes de nébulisation classiques générant des débits plus forts, des fractions respirables plus grandes et des particules plus petites réduisent la durée du traitement, augmentent la quantité de médicament qui se dépose et peuvent avoir la préférence des personnes atteintes de mucoviscidose, comparés aux systèmes de nébulisation classiques générant des débits plus faibles, des fractions respirables plus petites et des particules plus grosses. Les nébuliseurs utilisant l'administration d'aérosol adaptative ou la technologie de tamis vibrant réduisent la durée du traitement de façon considérable. La quantité de médicament déposée (en pourcentage de dose d'amorçage) est supérieure au dépôt classique obtenu avec l'administration d'aérosol adaptative. Les systèmes utilisant la technologie de tamis vibrant peuvent permettre un dépôt plus important que les systèmes classiques lors de la mesure des niveaux des expectorations, mais un dépôt plus faible lors de la mesure des taux sériques ou en utilisant la gamma scintigraphie. Les données disponibles indiquent que ces systèmes plus récents sont sans danger quand ils sont utilisés avec une dose d'amorçage appropriée, qui peut être différente de la dose d'amorçage utilisée pour les systèmes classiques. Il existe une indication que l'observance est maintenue ou améliorée avec les systèmes utilisant ces technologies plus récentes, mais aussi que certains systèmes de nébulisation utilisant une technologie de tamis vibrant peuvent avoir tendance à être en panne plus souvent.

Conclusions des auteurs

Les cliniciens devraient être conscients de la variabilité dans les performances des différents systèmes de nébulisation. Les technologies telles que l'administration d'aérosol adaptative et la technologie de tamis vibrant offrent des avantages par rapport aux systèmes classiques en termes de durée du traitement, de dépôt en pourcentage de la dose d'amorçage, de préférence des patients et d'observance du traitement par les patients. Il est nécessaire de mener des essais contrôlés randomisés à long terme portant sur ces technologies pour déterminer les critères de jugement axés sur le patient (tels que la qualité de vie et les contraintes des traitements), les niveaux d'administration sûrs et efficaces de médicaments et les critères cliniques (tels que les hospitalisations et le besoin d'antibiothérapie) et une évaluation économique de leur utilisation.

Plain language summary

Nebulisers for giving medication in cystic fibrosis

Nebulisers change a liquid medication into a mist so it can be breathed in. There are different types of nebuliser systems and no review has yet considered whether any nebuliser is better than another.

1. Conventional nebuliser systems - a machine sucks air in and pushes it out at high speed; a tube attaches the machine to a chamber holding the medication where the air breaks it up into a mist. The mist of medication is delivered constantly.

2. Adaptive aerosol delivery nebuliser systems - use conventional technology as described above, but also monitor breathing and deliver the mist of medication only while the person is breathing in.

3. Adaptive aerosol delivery nebuliser systems with vibrating mesh technology - monitor breathing and deliver the mist of medication only while the person is breathing in and use vibrating mesh technology, as described below, to change the liquid medication into a mist.

4. Vibrating mesh technology nebuliser systems - move the liquid medication through a metal mesh to break up the liquid into a mist where each drop is a similar size; they deliver the mist of medication constantly.

5. Ultrasonic nebuliser systems - use a crystal to vibrate the liquid medication at a high-frequency to break up the liquid medication into a mist; they deliver the mist of medication constantly.

We included 20 studies (1936 participants) in this review which compared the delivery of tobramycin, colistin, dornase alfa, hypertonic sodium chloride and other nebulised medications through the different types of nebuliser. Some conventional nebuliser systems have faster air flows and smaller medication droplets. These systems decrease treatment time and deliver more medication into the lung than other conventional nebulisers which have slower air flows and larger medication droplets. Nebulisers using newer technologies, e.g. adaptive aerosol delivery or vibrating mesh technology, deliver the medication faster and may deliver more of the medication into the lung. These systems appear safe when used with the correct amount of medication, which may be different to that used in a conventional nebuliser system. Some studies suggest that people with cystic fibrosis may prefer these newer systems and may take more of their medication when using them. More research is needed into what dose of medication is needed and how these newer nebuliser technologies affect quality of life, burden of treatment, additional treatment needed and treatment costs.

Résumé simplifié

Nébuliseurs pour administrer le traitement dans la mucoviscidose

Les nébuliseurs transforment un médicament liquide en aérosol afin de pouvoir l'inhaler. Il existe différents types de systèmes de nébulisation et aucune revue n'a encore évalué si un nébuliseur est plus efficace qu'un autre.

1. Les systèmes de nébulisation classiques : un dispositif aspire l'air et l'expulse à grande vitesse ; un tube relie le dispositif à une chambre contenant le médicament d'où l'air le pulvérise en aérosol. L'aérosol de médicament est délivré en continu.

2. Les systèmes de nébulisation pour l'administration d'aérosol adaptative : ils utilisent une technologie classique décrite ci-dessus, mais contrôlent aussi l'inspiration et administrent l'aérosolthérapie uniquement quand la personne l'inspire.

3. Les systèmes de nébulisation pour l'administration d'aérosol adaptative équipés de la technologie de tamis vibrant : ils contrôlent l'inspiration et administrent l'aérosolthérapie uniquement quand la personne l'inspire et utilisent une technologie de tamis vibrant, comme décrit ci-dessous, pour convertir le médicament liquide en aérosol.

4. Les systèmes de nébulisation équipés de la technologie de tamis vibrant  : ils déplacent le médicament liquide à travers un tamis métallique pour pulvériser le liquide en aérosol dans lequel toutes les gouttelettes ont une taille similaire ; ils administrent l'aérosolthérapie en continu.

5. Les générateurs ultrasonores : ils utilisent un cristal pour faire vibrer le médicament liquide à haute fréquence afin de pulvériser le médicament liquide en aérosol ; ils administrent l'aérosolthérapie en continu.

Nous avons inclus 20 études (1936 participants) dans cette revue qui ont comparé l'administration de tobramycine, colistine, dornase alfa, chlorure de sodium hypertonique et d'autres médicaments nébulisés par les différents types de nébuliseur. Certains systèmes de nébulisation classiques ont des débits d'air plus forts et des gouttelettes de médicament plus petites. Ces systèmes réduisent la durée du traitement et délivrent une quantité de médicament plus importante dans le poumon que d'autres nébuliseurs classiques qui génèrent des débits d'air plus faibles et des gouttelettes de médicament plus grosses. Les nébuliseurs intégrant des technologies plus récentes, par exemple l'administration d'aérosol adaptative ou la technologie de tamis vibrant, administrent le médicament plus rapidement et peuvent délivrer une quantité de médicament plus importante dans le poumon. Ces systèmes semblent sans danger quand ils sont utilisés avec la quantité correcte de médicament, qui peut être différente de celle utilisée dans les systèmes de nébulisation classiques. Certaines études laissent entendre que les personnes atteintes de mucoviscidose pourraient préférer ces systèmes plus récents et pourraient inspirer une plus grande quantité de médicament quand elles les utilisent. D'autres recherches doivent être menées pour déterminer la dose de médicament qui est nécessaire et la manière dont ces dernières technologies de nébuliseur affectent la qualité de vie, les contraintes du traitement, la nécessité d'un traitement supplémentaire et les coûts du traitement.

Notes de traduction

Traduit par: French Cochrane Centre 17th May, 2013
Traduction financée par: Pour la France : Minist�re de la Sant�. Pour le Canada : Instituts de recherche en sant� du Canada, minist�re de la Sant� du Qu�bec, Fonds de recherche de Qu�bec-Sant� et Institut national d'excellence en sant� et en services sociaux.

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