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Medicine

Un nuovo sistema di maschere per inalazione per fornire alte concentrazioni di gas ossido nitrico in soggetti che respirano spontaneamente

Published: May 4, 2021 doi: 10.3791/61769
Automatic Translation
1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 3, 2, 1, 1
1Department of Anesthesia, Critical Care and Pain Medicine, Massachusetts General Hospital and Harvard Medical School, 2Division of Pediatric Critical Care Medicine, Department of Pediatrics, Massachusetts General Hospital and Harvard Medical School, 3Respiratory Care, Massachusetts General Hospital

Summary

Questo dispositivo di sistema semplice e altamente adattabile per l'inalazione di gas di ossido nitrico (NO) ad alta concentrazione non richiede ventilatori meccanici, pressione positiva o flussi di gas elevati. I materiali di consumo medici standard e una maschera aderente vengono utilizzati per fornire in modo sicuro NESSUN gas ai soggetti che respirano spontaneamente.

Abstract

L'ossido nitrico (NO) viene somministrato come gas per inalazione per indurre una vasodilatazione polmonare selettiva. È una terapia sicura, con pochi rischi potenziali anche se somministrata ad alta concentrazione. Il gas NO inalato viene regolarmente utilizzato per aumentare l'ossigenazione sistemica in diverse condizioni di malattia. La somministrazione di alte concentrazioni di NO esercita anche un effetto virucida in vitro. Grazie ai suoi profili farmacodinamici e di sicurezza favorevoli, alla familiarità nel suo utilizzo da parte dei fornitori di cure critiche e al potenziale per un effetto virucida diretto, l'NO è clinicamente utilizzato nei pazienti con malattia da coronavirus-2019 (COVID-19). Tuttavia, nessun dispositivo è attualmente disponibile per somministrare facilmente NO inalato a concentrazioni superiori a 80 parti per milione (ppm) a varie frazioni di ossigeno inspirato, senza la necessità di attrezzature dedicate, pesanti e costose. Lo sviluppo di una soluzione affidabile, sicura, economica, leggera e priva di ventilatori è fondamentale, in particolare per il trattamento precoce di pazienti non intubati al di fuori dell'unità di terapia intensiva (ICU) e in uno scenario di risorse limitate. Per superare tale barriera, è stato sviluppato un semplice sistema per la somministrazione non invasiva di gas NO fino a 250 ppm utilizzando materiali di consumo standard e una camera di scavenging. Il metodo si è dimostrato sicuro e affidabile nel fornire una concentrazione di NO specificata limitando i livelli di biossido di azoto. Questo documento mira a fornire a medici e ricercatori le informazioni necessarie su come assemblare o adattare tale sistema per scopi di ricerca o uso clinico in COVID-19 o altre malattie in cui NESSUNA somministrazione potrebbe essere utile.

Introduction

LA TERAPIA INALATORIA NO viene regolarmente utilizzata come trattamento salvavita in diversi contesti clinici1,2,3. Oltre al suo ben noto effetto vasodilatatore polmonare4,NO mostra un ampio effetto antimicrobico contro i batteri5,virus6e funghi7,in particolare se somministrato ad alte concentrazioni (>100 ppm). 8 Durante l'epidemia di sindrome respiratoria acuta grave (SARS) del 2003, NO ha mostrato una potente attività antivirale in vitro e ha dimostrato efficacia terapeutica in pazienti infetti da SARS-Coronavirus (SARS-CoV)9,10. Il ceppo del 2003 è strutturalmente simile al SARS-Cov-2, l'agente patogeno responsabile dell'attuale pandemia di Coronavirus Disease-2019 (COVID-19)11. Sono in corso tre studi clinici randomizzati controllati in pazienti con COVID-19 per determinare i potenziali benefici della respirazione di gas NO ad alta concentrazione per migliorare i risultati12,13,14. In un quarto studio in corso, l'inalazione profilattica di alte concentrazioni di NO viene studiata come misura preventiva contro lo sviluppo di COVID-19 negli operatori sanitari esposti a pazienti SARS-CoV-2-positivi15.

Lo sviluppo di un trattamento efficace e sicuro per COVID-19 è una priorità per la comunità sanitaria e scientifica. Per studiare la somministrazione di gas NO a dosi > 80 ppm in pazienti non intubati e operatori sanitari volontari, è diventata evidente la necessità di sviluppare un sistema non invasivo sicuro e affidabile. Questa tecnica ha lo scopo di somministrare alte concentrazioni di NO a diverse frazioni di ossigeno inspirato (FiO2)a soggetti che respirano spontaneamente. La metodologia qui descritta è attualmente in uso a fini di ricerca in pazienti covid-19 che respirano spontaneamente presso il Massachusetts General Hospital (MGH)16,17. Seguendo le linee guida del comitato etico di ricerca umana di MGH, il sistema proposto è attualmente in uso per condurre una serie di studi randomizzati controllati per studiare i seguenti effetti di alte concentrazioni di gas NO. In primo luogo, l'effetto di 160 ppm di gas NO è in fase di studio in soggetti non intubati con COVID-19 lieve-moderato, ammessi al Pronto Soccorso (Protocollo IRB #2020P001036)14 o come pazienti ricoverati (Protocollo IRB #2020P000786)18. In secondo luogo, il ruolo dell'NO ad alte dosi viene esaminato per prevenire l'infezione da SARS-CoV-2 e lo sviluppo dei sintomi di COVID-19 negli operatori sanitari abitualmente esposti a pazienti positivi al SARS-CoV-2 (Protocollo IRB # 2020P000831)19.

Questo semplice dispositivo può essere assemblato con materiali di consumo standard utilizzati abitualmente per la terapia respiratoria. L'apparecchio proposto è progettato per fornire in modo non invasivo una miscela di gas NO, aria medica e ossigeno (O2). L'inalazione di biossido di azoto (NO2) è ridotta al minimo per ridurre il rischio di tossicità delle vie aeree. L'attuale soglia di sicurezza NO2 fissata dall'American Conference of Governmental Industrial Hygienists è di 3 ppm su una media ponderata nel tempo di 8 ore e 5 ppm è il limite di esposizione a breve termine. Al contrario, l'Istituto nazionale per la sicurezza e la salute sul lavoro raccomanda 1 ppm come limite di esposizione a breve termine20. Dato il crescente interesse per la terapia con gas NO ad alte dosi, il presente rapporto fornisce la descrizione necessaria di questo nuovo dispositivo. Spiega come assemblare i suoi componenti per fornire un'alta concentrazione di NO per scopi di ricerca.

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Protocol

NOTA: Vedere la Tabella dei materiali per i materiali necessari per assemblare il sistema di consegna. Fonti di aria medica, O2e NO gas dovrebbero essere disponibili anche in loco. Il dispositivo è stato sviluppato per l'uso investigativo in protocolli di ricerca sottoposti a una rigorosa revisione da parte del locale Institutional Review Board (IRB). In nessun caso i fornitori dovrebbero operare esclusivamente sulla base delle indicazioni incluse in questo manoscritto, assemblando e utilizzando questo dispositivo senza richiedere la previa approvazione normativa istituzionale. Partendo dall'estremità prossimale del dispositivo, assemblare i pezzi nel seguente ordine (Figura 1).

1. Costruire l'interfaccia paziente

  1. Prendi una maschera facciale di ventilazione aderente, standard e non invasiva delle dimensioni appropriate per il soggetto.
  2. Collegare la porta del gomito integrata della maschera a un filtro antiparticolato ad alta efficienza (filtro batterico/virale altamente idrofobo, classe HEPA 13) attraverso il diametro esterno (O.D.) di 22 mm. connettore /15 mm di diametro interno (I.D.).
  3. (Facoltativo) Per facilitare il movimento del soggetto e ridurre il rischio di disconnessione, aggiungere un connettore paziente flessibile da 15 mm O.D. x 22 mm O.D./15 mm I.D. (lunghezza 5 cm-6,5 cm) per un tubo endotracheale o tracheostomico tra l'interfaccia della maschera e il filtro HEPA.
    NOTA: fare ogni sforzo per evitare perdite dell'interfaccia della maschera. L'"estremità paziente" del dispositivo potrebbe anche consistere in un bocchino. Una clip per il naso deve essere aggiunta in tale configurazione.

2. Costruzione del pezzo a Y e preparazione dell'alimentazione O2

  1. Prendi un connettore da 22 mm a 22 mm e 15 F Y-piece con porte da 7,6 mm. Creare gli arti espiratori espiratori del circuito sulle due estremità distali del pezzo Y attraverso due valvole unizionali maschio/femmina maschio/femmina a senso opposto, a bassa resistenza, a bassa resistenza.
    1. Arto espiratorio: su un'estremità del pezzo Y, posizionare il connettore della valvola unità che consente solo un flusso prossimale-distale (freccia rivolta verso il basso).
    2. Arto inspiratorio: all'altra estremità del pezzo Y, collegare una valvola unizionale che consente solo un flusso distale-prossimale (freccia rivolta verso l'alto).
  2. Collegare l'estremità prossimale della Y al filtro HEPA.
  3. Utilizzando un tubo del gas in vinile standard, resistente ai nodi, con adattatori universali ad entrambe le estremità, collegare la sorgente O2 all'arto inspiratorio del pezzo Y. Scegli tubi di lunghezza appropriata considerando la distanza tra il paziente e la fonte del gas.
    NOTA: il connettore a Y deve avere una porta di campionamento sull'arto inspiratorio. In caso contrario, è necessario utilizzare un connettore diritto aggiuntivo con una porta di campionamento per fornire O2.

3. Costruzione e fissaggio della camera di spazzino

  1. Collegare un adattatore flessibile in gomma siliconica da 22 mm x 22 mm all'estremità prossimale di una camera scavenger (diametro interno = 60 mm, lunghezza interna = 53 mm, volume = 150mL) contenente 100 g di idrossido di calcio (Ca(OH)2).
  2. Collegare un O.D. da 15 mm x 22 mm O.D./15 mm I.D., 5 cm-6,5 cm, flessibile, tubo corrugato all'adattatore in gomma siliconica.
  3. Collegare un altro adattatore flessibile in gomma siliconica da 22 mm x 22 mm all'estremità distale dello spazzino.
  4. Aggiungere la camera di scavenging e il gruppo tubo all'arto inspiratorio del pezzo Y utilizzando un adattatore a due fasi da 15 mm a 22 mm.

4. Costruzione e collegamento del sistema di serbatoi NO

  1. Assemblare una sacca serbatoio di respirazione senza lattice da 3 L e un connettore a gomito del ventilatore a 90 ° senza porte (22 mm ID x 22 mm).
  2. Collegare l'altra estremità del gomito all'apertura centrale del pezzo a T aerosol (porte orizzontali 22 mm O.D., porta verticale 11 mm I.D./22 mm O.D.).
  3. Fissare il pezzo a T all'estremità distale della camera di scavenging avanzandolo fino a quando non si adatta saldamente al connettore in gomma siliconica.

5. Costruzione del sistema di alimentazione dell'aria NO e medicale

  1. Costruisci il sistema di alimentazione NO/aria gas collegando due connettori consecutivi O.D. da 15 mm x 15 mm I.D./22 mm O.D. con porte di campionamento da 7,6 mm e tappi flip-top.
    NOTA: una volta rimossi i tappi, gli accessi di campionamento funzioneranno come porte di ingresso del gas.
  2. All'estremità distale del sistema di alimentazione NO/aria, collegare un'altra valvola inspiratoria unizionale (freccia rivolta verso l'alto).
  3. All'estremità prossimale del sistema di alimentazione NO/aria, collegare un adattatore a due fasi da 15/22 mm.
  4. Collegare l'adattatore prossimale a due fasi all'ingresso libero rimanente del pezzo a T verde dal sistema di serbatoio NO.

6. Collegare le linee di flusso dell'aria e NO del gas utilizzando tubi per gas ossigeno vinilico standard, resistenti ai nodi e a stella per i passaggi successivi.

  1. Collegare l'aria medicale alla porta di ingresso del gas più distale.
  2. Collegare NO gas da un serbatoio NO di grado medicale da 800 ppm (cilindri in alluminio AQ di dimensioni contenenti 2239 L di 800 ppm di gas NO a temperatura e pressione standard, bilanciato con azoto; volume erogato 2197 L) alla porta successiva a valle.
    NOTA: i tubi devono essere di lunghezza appropriata per raggiungere comodamente le fonti dei gas. Diversi serbatoi o generatori di NO possono essere utilizzati come fonti di gas.

7. Uso in soggetti che respirano spontaneamente

  1. Impostare il flusso di aria, O2e NO gas in base alla concentrazione di FiO2 e NO desiderata.
    NOTA: le portate consigliate per la somministrazione di NO a 80, 160 o 250 ppm sono elencate nella Tabella 1 (applicabile solo ai cilindri da 800 ppm).
  2. Posizionare la maschera aderente sul viso del paziente, in modo simile a una configurazione dell'interfaccia di ventilazione non invasiva.
  3. Iniziare la sessione di inalazione per la durata desiderata.

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Representative Results

Un terapista respiratorio di 33 anni che lavora presso l'unità di terapia intensiva di MGH durante l'ondata di ricovero in terapia intensiva per COVID-19 si è offerto volontario per ricevere NO come parte dello studio che coinvolge gli operatori sanitari15,19. Lo studio ha testato l'efficacia di 160 ppm di NO come agente virucida, prevenendo così l'insorgenza di malattie nei polmoni a rischio di contaminazione virale. La prima sessione della profilassi per inalazione è stata somministrata prima di iniziare un turno attraverso il dispositivo descritto per 15 minuti. Ai fini della ricerca, le concentrazioni di NO, NO2e O2 inalate sono state continuamente misurate. Il gas NO è stato somministrato a 3,5 L/min da un serbatoio di gas da 800 ppm e miscelato con aria ad una portata di 15 L/min e una portata O2 di 1 L/min per mantenere un FiO2 al 21%.

La concentrazione di NO risultante è stata di 160 ppm a una portata totale di gas di 19,5 L/min, misurata da tre misuratori di portata standard da 15 L/min. La saturazione di ossigeno (SpO2),la metaemoglobina (MetHb) e la frequenza cardiaca sono state continuamente monitorate. SpO2 è rimasto stabile a circa il 97%. MetHb ha raggiunto il picco del 2,3% durante la somministrazione di NO prima di tornare rapidamente al valore basale dopo la sospensione del gas. Il soggetto non ha manifestato effetti collaterali durante o dopo la sessione. La concentrazione di NO è rimasta stabile per tutto il periodo di inalazione. L'NO2 ha raggiunto il picco a 0,77 ppm ed è stato quindi tranquillamente al di sotto della soglia di tossicità raccomandata. Una parte rappresentativa delle tracce registrate dei segnali NO e NO2 è illustrata nella Figura 2.

Figure 1
Figura 1: Rappresentazione grafica del dispositivo di consegna. I singoli componenti sono indicati in figura, come indicato nel testo e nella Tabella dei Materiali. Il sistema comprende quattro parti principali: l'interfaccia paziente; Y-piece e fornitura di ossigeno; camera di scavenging; e il sistema di serbatoi NO e IL SISTEMA DI ALIMENTAZIONE DELL'ARIA NO e MEDICALE. Abbreviazioni: HEPA = aria particolare ad alta efficienza; NO = ossido nitrico. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 2
Figura 2: Tracciatura rappresentativa delle concentrazioni di NO e NO2 durante l'inalazione di NO di 160 ppm in un operatore sanitario sano. Abbreviazioni: NO = ossido nitrico; NO2 = biossido di azoto; ppm = parti per milione. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Target NO (ppm) FiO2 (%) Configurazione del flusso (L/min) NOmisurato 2 (ppm)
NO O2 Aria
80 21 1.67 1.28 15 0.32
30 1.89 3.28 15 0.32
40 2.21 7.24 15 0.37
160 21 3.87 1.78 15 0.81
30 4.38 4.31 15 1.05
40 5.38 9.59 15 1.2
250 21 6.99 2.1 15 1.57
30 9.1 7.3 15 2.35
40 11.91 17.4 15 2.61

Tabella 1: Impostazione di NO, O2e flussi di gas d'aria. I flussi di gas forniscono concentrazioni target di NO a Diverse Concentrazioni di FiO2,misurate con un simulatore polmonare in un esperimento al banco. Il flusso di NO e O2 (in L/min) è stato impostato per ottenere la concentrazione inspiratoria di NO target (80, 160 e 250 ppm) al FiO2 desiderato (21%, 30%, 40%). In ogni ambiente è stata utilizzata una portata d'aria medicale costante (15 L/min). È stato utilizzato un cilindro NO da 800 ppm comunemente disponibile bilanciato con azoto. Abbreviazioni: L/min: L per min; NO: Ossido nitrico; NO2 = biossido di azoto; FiO2: Frazione di ossigeno inspirato, O2: Ossigeno; ppm: parti per milione.

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Discussion

Dato il crescente interesse per la terapia con gas NO per i pazienti non intubati, compresi quelli conCOVID-19 8,il presente rapporto descrive un nuovo dispositivo personalizzato e come assemblare i suoi componenti per fornire NO a concentrazioni fino a 250 ppm. Il sistema proposto è costruito con materiali di consumo economici e fornisce in modo sicuro una concentrazione riproducibile di gas NO nei pazienti che respirano spontaneamente. La facilità di assemblaggio e utilizzo, insieme ai dati di sicurezza pubblicati altrove16,17,rende questo sistema l'incarnazione ideale per somministrare un'elevata concentrazione di gas NO a FiO2 variabile nei pazienti non intubati. La metodologia qui descritta è attualmente in uso presso MGH per studiare l'effetto di alte concentrazioni di NO per trattare, o prevenire, COVID-1914,18,19. Il metodo può essere regolato in base alla disponibilità locale di materiali di consumo specifici, che possono differire per marca e dimensioni da quelli descritti qui. Tuttavia, è necessario seguire alcuni passaggi critici del protocollo.

La sequenza di ciascuna linea di alimentazione del gas, del sacco del serbatoio e delle valvole unidirezionali non deve essere modificata per nessun motivo. Deve inoltre essere presente un filtro HEPA, in particolare in caso di rischio di dispersione di bio-aerosol infetti nell'ambiente. Le perdite d'aria potrebbero influire sulla fornitura di concentrazioni appropriate di NO. Si deve prestare attenzione all'uso di maschere facciali posizionate e dimensionate in modo appropriato e di evitare la disconnessione in qualsiasi punto del sistema. La disponibilità di una camera scavenger con almeno la quantità riportata (100 g) di Ca(OH)2 è anche essenziale per prevenire l'accumulo di NO2 ed evitare la formazione di acido nitrico in caso di reazione con acqua nei polmoni. Lo scavenger Ca(OH)2 è progettato per subire una reazione chimica del colorante al momento del consumo, funzionando come indicatore delle sue proprietà assorbenti residue. Per garantire l'efficienza dello spazzino nel ridurre i livelli di NO2, il componente deve essere cambiato quando due terzi del contenitore hanno cambiato colore. I test al banco hanno dimostrato che l'NO2 è rimasto al di sotto di 1 ppm per i primi 60 minuti e non ha mai superato 1,3 ppm anche dopo 5 ore di esposizione a 160 ppm NO17. Le sessioni più lunghe di cinque ore richiederanno probabilmente la modifica dello spazzino.

Nel caso in cui una bombola venga utilizzata come fonte di GAS NO, è necessario prestare attenzione alla concentrazione nativa di NO nel serbatoio, come riportato dal produttore. Vengono riportate le impostazioni di flusso NO, aria e O2 per un cilindro standard NO ad alta pressione (Tabella 1). L'uso di bombole con diverse concentrazioni di gas, o dispositivi di generazione NO alternativi21,22,23,influirebbe sulle impostazioni di flusso necessarie per erogare miscele di gas con le concentrazioni di NO e O2 desiderate. L'NO viene diluito in azoto come gas di equilibrio nella maggior parte delle bombole ad alta pressione. Maggiore è la concentrazione di NO, minore è il FiO2 netto somministrato al paziente se non viene aggiunto O2 supplementare alla miscela. Questa interazione tra la concentrazione di NO e FiO2 deve essere considerata, specialmente quando l'NO viene somministrato a un paziente già ipossico, o mentre si valuta l'efficacia dell'NO in termini di miglioramento dell'ossigenazione. L'aumento di SpO2 risultante potrebbe essere attenuato se FiO2 non viene mantenuto costante durante la somministrazione di NO. È importante sottolineare che, se non viene somministrato O2 supplementare, una miscela ipossica può potenzialmente essere generata mescolando NO ad alte dosi e aria.

NO ha un profilo di sicurezza molto favorevole. L'emivita molto breve della molecola limita ulteriormente i pochi potenziali effetti avversi. La metaemoglobinemia è la minaccia più importante, in particolare nel contesto di un'esposizione prolungata ad alte dosi a causa della quale i livelli di MetHb devono sempre essere monitorati attentamente. MetHb si forma nel sangue dopo la respirazione NO dall'ossidazione del ferro presente nell'emoglobina circolante. Le misurazioni possono essere ottenute attraverso analisi del sangue rapide o in modo non invasivo attraverso il monitoraggio SpMet %. Livelli fino al 10% sono di solito ben tollerati in soggetti sani24. Il deterioramento emodinamico può verificarsi raramente dopo INALAZIONE NO. L'ipertensione polmonare di rimbalzo è un altro possibile rischio se la somministrazione prolungata di NO viene bruscamente interrotta25. Il dispositivo può essere modificato per campionare le concentrazioni di gas, se necessario. Un accesso al campionamento NO/NO2 (connettore dritto da 15 mm con porta) può essere posizionato sull'arto inspiratorio, prima del pezzo Y. In tal caso, per aggiungere in modo sicuro O2 alla miscela, un ulteriore connettore dritto da 15 mm con una porta deve essere posizionato a monte e utilizzato come ingresso di ossigeno. Tuttavia, il monitoraggio delle concentrazioni di gas ispirato di NO e NO2 molto probabilmente non è clinicamente fattibile a causa di difficoltà tecniche e della necessità di apparecchiature dedicate per misurare i livelli di ppm di questi gas al capezzale. Nonostante l'utilizzo dello stesso serbatoio, potrebbero verificarsi lievi variazioni della concentrazione somministrata, rispetto a quelle riportate nella Tabella 1,in base alla minuziosissima ventilazione del paziente. Inoltre, i rotametri a gas standard (0-15 L/min con galleggiante a sfera in acciaio inossidabile) non consentono incrementi inferiori a 0,5 L. La disponibilità di misuratori di portata digitali ad alta precisione, simili a quelli per la configurazione mostrata nella Tabella 1,aumenterebbe la precisione della dose somministrata.

I limiti della metodologia descritta includono principalmente gli scarsi dati attualmente disponibili sull'uso umano del dispositivo proposto. Sebbene in modo convincente in esperimenti di banco e test su volontari epazienti 17, ad oggi, i dati si basano sull'esperienza limitata a un singolo centro16. Gli operatori dovrebbero impegnarsi nell'uso di questo nuovo sistema e nella somministrazione di NO ad alte dosi solo se già esperti nell'uso della terapia con gas NO per il trattamento di pazienti critici. A seconda della politica istituzionale locale e degli accordi in vigore, i serbatoi o altre fonti di gas NO potrebbero essere difficili da ottenere e utilizzare come fonti di gas liberamente regolabili, al di fuori delle limitazioni imposte dai dispositivi di consegna attualmente disponibili sul mercato. NO è un vasodilatatore prodotto endogenamente26. La sua somministrazione come terapia gassosa è attualmente approvata dalla Food and Drug Administration degli Stati Uniti "per il trattamento di neonati a termine e a breve termine con insufficienza respiratoria ipossica associata a evidenza clinica o ecocardiografica di ipertensione polmonare"27. Tuttavia, l'NO è anche usato di routine negli adulti per il test di vasoreattività polmonare28 e come terapia di salvataggio in pazienti ipoxemici critici con o senza ipertensione polmonare2,29,30,31. La sicurezza e la tolleranza di un'alta concentrazione (160 ppm) di NO sono state costantemente riportate in studi che affrontano gli effetti virucidi, battericidi e fungicidi del farmaco5,6,7,27. Per somministrare NO ad alte dosi a fini di ricerca, è stata richiesta l'approvazione IRB e ottenuto14,18,19,32.

Ad oggi, la somministrazione di NO inalato si basa principalmente su serbatoi di gas e macchinari ingombranti associati. I dispositivi di erogazione basati su serbatoi sono comunemente progettati per somministrare concentrazioni di gas NO fino a 80 ppm. I sistemi disponibili in commercio offrono funzionalità basate su software per fornire una quantità regolabile di NO in base al flusso totale di gas fornito al paziente e alla concentrazione di NO desiderata. NESSUNa inalazione può essere continua o sincronizzata con l'ispirazione del paziente. È sempre possibile misurare le concentrazionidi NO, NO 2 e O2 attraverso una cella sensore elettrochimica. Tali dispositivi costosi possono offrire vantaggi tecnici e di sicurezza rispetto alla costruzione proposta. Tuttavia, sono costosi e raramente presenti in più di poche unità, essendo generalmente utilizzati all'interno di unità di terapia intensiva selezionate in pazienti intubati. Di conseguenza, la disponibilità di NESSUNA terapia per i pazienti al di fuori della terapia intensiva è molto limitata, anche nelle grandi istituzioni. Inoltre, la maggior parte dei dispositivi attualmente commercializzati non consente la somministrazione off-label di concentrazioni superiori a 80 ppm. Non sorprende che, per mezzo di dispositivi attualmente disponibili, sia praticamente impossibile somministrare NO ad alte concentrazioni su larga scala in un ambiente di risorse limitate, come quello richiesto da un'ondata di pazienti e da una carenza di forniture mediche. In tali circostanze, la necessità di un dispositivo semplice ed economico, ma sicuro e open source, per la somministrazione di questa terapia potenzialmente benefica è fondamentale.

Questo sistema potrebbe essere implementato in futuro da più ricercatori e medici per somministrare IN MODO SICURO E AFFIDABILE L'NO in modo riproducibile in COVID-19 e in altri stati patologici per i quali NESSUNA proprietà potrebbe essere utile. Nella metodologia descritta, la fonte di NO è di solito un serbatoio di gas standard. Altre fonti NO possono essere adattate per essere utilizzate con questo sistema di erogazione, compresi dispositivi e generatori senza serbatoio.

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Disclosures

L.B. riceve un sostegno salariale da K23 HL128882 / NHLBI NIH come ricercatore principale per il suo lavoro sull'emolisi e l'ossido nitrico. L.B. riceve tecnologie e dispositivi da iNO Therapeutics LLC, Praxair Inc., Masimo Corp. L.B. riceve una sovvenzione da iNO Therapeutics LLC. A.F. e L.T. hanno segnalato fondi dalla German Research Foundation (DFG) F.I. 2429/1-1; TR1642/1-1. WMZ riceve una sovvenzione da NHLBI B-BIC / NCAI (#U54HL119145) ed è nel comitato consultivo scientifico di Third Pole Inc., che ha concesso in licenza brevetti sulla generazione di NO elettrico da MGH. Tutti gli altri autori non hanno nulla da dichiarare.

Acknowledgments

Questo studio è stato supportato dalla Reginald Jenney Endowment Chair presso la Harvard Medical School to L.B., da L.B. Sundry Funds presso MGH e dai fondi di laboratorio del Centro di anestesia per la ricerca in terapia intensiva del Dipartimento di anestesia, terapia intensiva e medicina del dolore presso MGH.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
90° ventilator elbow connector without ports 22 mm ID x 22 mm OD Teleflex, Wayne, PA, USA 1641
Aerosol tee connector: horizontal ports 22 mm OD, vertical port 11 mm ID/22 mm OD Teleflex, Wayne, PA, USA 1077
Flexible patient connector for endotracheal or tracheostomy tube (15 mm OD x 22 mm OD/15 mm ID, length 5 cm to 6.5 cm) Vyaire Medical Inc., Mettawa, IL, USA 3215
High-efficiency particulate air (highly hydrophobic bacterial/viral filter,  HEPA class 13) filter (22 mm ID/15 mm OD x 22 mm OD/15 mm ID connector) Teleflex, Wayne, PA, USA 28012
Latex-free 3-L breathing reservoir bag CareFusion, Yorba Linda, CA, USA 5063NL
Nitric Oxide tank 800 ppm medical-grade (size AQ aluminum cylinders containing 2239 L at STP of 800 ppm NO gas balanced with nitrogen, volume 2197 L) Praxair, Bethlehem PA, USA MM NO800NI-AQ
One-way valve 22 mm male/female (arrow pointing towards female end) Teleflex, Wayne, PA, USA 1664 N=2 inspiratory limb (upward arrow)
One-way valve 22 mm male/female (arrow pointing towards male end) Teleflex, Wayne, PA, USA 1665 N=1 expiratory limb (downward arrow)
Rad-57 Handheld Pulse Oximeter with Rainbow SET Technology Masimo Corporation, Irvine, CA, USA 3736 Including SpMet Option
Scavenger (ID = 60 mm, internal length = 53 mm, volume = 150 mL) containing 100 g of calcium hydroxide Spherasorb, Intersurgical Ltd, Berkshire, UK
Silicon rubber flexible connectors 22 mm F x 22 mm F Tri-anim Health Services, Dublin, OH, USA 301-9000
Snug-fit standard face mask of appropriate size
Star Lumen standard medical grade vynil oxygen tubing with universal connectors Teleflex, Morrisville, NC, USA 1115 Variable length according to distance from source of gas. 2.1 m length used in protocol
Straight connector with a 7.6 mm sampling port (15 mm OD x 15 mm ID/22 mm OD) Mallinckrodt, Bedminster, NJ, USA 502041
Two-step adapter (15 mm to 22 mm) Airlife Auburndale, FL, USA 1824
Y-piece connector with 7.6 mm ports (22 mm to 22 mm and 15 F) Vyaire Medical Inc., Mettawa, IL, USA 1831

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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Pinciroli, R., Traeger, L., Fischbach, A., Gianni, S., Morais, C. C. A., Fakhr, B. S., Di Fenza, R., Robinson, D., Carroll, R., Zapol, W. M., Berra, L. A Novel Inhalation Mask System to Deliver High Concentrations of Nitric Oxide Gas in Spontaneously Breathing Subjects. J. Vis. Exp. (171), e61769, doi:10.3791/61769 (2021).

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