Name: 一种新型吸入面膜系统，可在自发呼吸受试者中提供高浓度的一氧化氮气体 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-05-04T13:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 46 s
Description: 了解一种新型吸入一氧化氮装置，用于改善严重低氧血症患者的氧合状态，无需昂贵设备即可在院外安全输送高浓度一氧化氮气体，适用于囊性纤维化及潜在COVID-19治疗。

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

本研究由哈佛医学院授予L.B.的雷金纳德·詹尼捐赠讲席基金、MGH的L.B.桑迪基金以及MGH麻醉科、重症监护与疼痛医学科麻醉重症监护研究实验室基金资助。

注意：所需组装递送系统的材料请参见材料表。现场还应备有医用空气、O2 和 NO 气体的气源。该装置已开发用于经过当地机构审查委员会（IRB）严格审查的研究方案中的研究用途。在任何情况下，操作人员均不得仅依据本文所述的适应症，在未获得适当的机构监管批准前自行组装和使用该装置。从装置的近端开始，按以下顺序组装各部件（图1）。
1. 构建患者接口
<ol>
	<li>选择一个尺寸合适、贴合紧密的标准无创通气面罩用于受试者。</li>
	<li>通过外径22 mm、内径15 mm（O.D./I.D.）的连接器，将面罩自带的弯头接口连接至高效微粒空气过滤器（高度疏水性细菌/病毒过滤器，HEPA 13级）。</li>
	<li>（可选）为便于受试者活动并降低脱管风险，可在面罩接口与HEPA过滤器之间增加一个外径15 mm × 外径22 mm / 内径15 mm（长度5 cm–6.5 cm）的柔性患者连接管，用于气管插管或气管切开套管。 
	&#8203;注意：应尽一切努力避免面罩接口处发生泄漏。该装置的&#34;患者端&#34;也可使用咬口。在此类配置中必须加用鼻夹。</li>
</ol>
2. 组装Y型管并准备O2 供应
<ol>
	<li>取一个22 mm转22 mm、15 F的Y型连接器，其端口为7.6 mm。通过两个方向相反、低阻力、22 mm公/母型单向阀，在Y型连接器的两个远端分别构建回路的呼气支和吸气支。
	<ol>
		<li>呼气支：在Y型连接器的一端安装单向阀连接器，仅允许近端向远端流动（箭头向下指向）。</li>
		<li>吸气支：在Y型连接器的另一端连接一个单向阀，仅允许远端向近端流动（箭头向上指向）。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>将Y型连接器的近端连接至HEPA过滤器。</li>
	<li>使用两端带通用接头的标准抗折压乙烯基气体导管，将O2气源连接至Y型连接器的吸气支。根据患者与气体源之间的距离选择适当长度的导管。 
	&#8203;注意：Y型连接器必须在吸气支上设有采样口。若无，则需额外使用一个带采样口的直型连接器以供O2输送。</li>
</ol>
3. 构建并安装清除室
<ol>
	<li>将一个 22 mm × 22 mm 的硅橡胶柔性连接适配器连接至吸附罐（内径 = 60 mm，内长 = 53 mm，体积 = 150 mL）的近端，罐内装有 100 g 氢氧化钙（Ca(OH)2）。</li>
	<li>将一根外径 15 mm × 外径 22 mm / 内径 15 mm、长度 5 cm–6.5 cm 的柔性波纹管连接至硅橡胶适配器。</li>
	<li>将另一个 22 mm × 22 mm 的硅橡胶柔性连接适配器连接至吸附罐的远端。</li>
	<li>使用 15 mm–22 mm 两段式适配器，将吸附罐及管路组件连接至 Y 型接头的吸气支路。</li>
</ol>
4. 构建并连接一氧化氮储存系统
<ol>
	<li>组装一个3升无乳胶呼吸储气袋和一个无端口的90°呼吸机弯头接头（内径22 mm × 22 mm）。</li>
	<li>将弯头的另一端连接至气溶胶T型管的中央开口（水平端口外径22 mm，垂直端口内径11 mm/外径22 mm）。</li>
	<li>将T型管向前推进，直至其紧密贴合在废气清除装置远端的硅胶橡胶接头上，完成连接。</li>
</ol>
5. 构建一氧化氮和医用空气供应系统
<ol>
	<li>通过连接两个连续的外径15 mm、内径15 mm/外径22 mm的接头（带7.6 mm取样口和翻盖帽）来构建NO/空气气体供应系统。 
	注意：移除盖帽后，取样口将作为气体入口使用。</li>
	<li>在NO/空气供应系统的远端，连接另一个单向吸气阀（箭头向上）。</li>
	<li>在NO/空气供应系统的近端，连接一个15/22 mm的两步适配器。</li>
	<li>将近端的两步适配器连接至NO储存系统中绿色T型接头剩余的自由入口。</li>
</ol>
6. 在以下步骤中，使用标准的抗压扁星形内孔乙烯基氧气管连接空气和一氧化氮气体管路。
<ol>
	<li>将医用空气连接至最远端的气体入口端口。</li>
	<li>将一氧化氮气体从800 ppm医用级一氧化氮气瓶（AQ型号铝制气瓶，标准温度和压力下含2239 L浓度为800 ppm的一氧化氮气体，以氮气为平衡气；输送体积为2197 L）连接至下游下一个端口。 
	&#8203;注意：管路长度必须适当，以方便连接气体源。可使用不同型号的气瓶或一氧化氮发生器作为气体来源。</li>
</ol>
7. 在自主呼吸受试者中的应用
<ol>
	<li>根据所需的 FiO2 和 NO 浓度，设定空气、O2 和 NO 气体的流量。 
	注意：在 80、160 或 250 ppm 浓度下给予 NO 时，推荐的流量见表 1（仅适用于 800 ppm 气瓶）。</li>
	<li>将密合型面罩置于患者面部，类似于无创通气接口的安装方式。</li>
	<li>开始持续指定时长的吸入治疗。</li>
</ol>

<ol><li>Roberts, I. D., Fineman, J. F., Zapol, W. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inhaled+nitric+oxide+and+persistent+pulmonary+hypertension+of+the+newborn%5BTitle%5D)+AND+%22Pneumologie%22%5BJournal%5D)">Inhaled nitric oxide and persistent pulmonary hypertension of the newborn.</a> Pneumologie. 52 (4), 239(1998).</li>
<li>Rossaint, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inhaled+nitric+oxide+for+the+adult+respiratory+distress+syndrome%5BTitle%5D)+AND+%22New+England+Journal+of+Medicine%22%5BJournal%5D)">Inhaled nitric oxide for the adult respiratory distress syndrome.</a> New England Journal of Medicine. 328 (6), 399-405 (1993).</li>
<li>Robinson, J. N., Banerjee, R., Landzberg, M. J., Thiet, M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inhaled+nitric+oxide+therapy+in+pregnancy+complicated+by+pulmonary+hypertension%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Obstetrics+and+Gynecology%22%5BJournal%5D)">Inhaled nitric oxide therapy in pregnancy complicated by pulmonary hypertension.</a> American Journal of Obstetrics and Gynecology. 180 (4), 1045-1046 (1999).</li>
<li>Ichinose, F., Roberts, J. D., Zapol, W. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inhaled+nitric+oxide%3A+a+selective+pulmonary+vasodilator%3A+current+uses+and+therapeutic+potential%5BTitle%5D)+AND+%22Circulation%22%5BJournal%5D)">Inhaled nitric oxide: a selective pulmonary vasodilator: current uses and therapeutic potential.</a> Circulation. 109 (25), 3106-3111 (2004).</li>
<li>Miller, C. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inhaled+nitric+oxide+decreases+the+bacterial+load+in+a+rat+model+of+Pseudomonas+aeruginosa+pneumonia%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Cystic+Fibrosis%22%5BJournal%5D)">Inhaled nitric oxide decreases the bacterial load in a rat model of Pseudomonas aeruginosa pneumonia.</a> Journal of Cystic Fibrosis. 12 (6), 817-820 (2013).</li>
<li>Åkerström, S., Gunalan, V., Keng, C. T., Tan, Y. J., Mirazimi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dual+effect+of+nitric+oxide+on+SARS-CoV+replication%3A+Viral+RNA+production+and+palmitoylation+of+the+S+protein+are+affected%5BTitle%5D)+AND+%22Virology%22%5BJournal%5D)">Dual effect of nitric oxide on SARS-CoV replication: Viral RNA production and palmitoylation of the S protein are affected.</a> Virology. 395 (1), 1-9 (2009).</li>
<li>Deppisch, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gaseous+nitric+oxide+to+treat+antibiotic+resistant+bacterial+and+fungal+lung+infections+in+patients+with+cystic+fibrosis%3A+a+phase+I+clinical+study%5BTitle%5D)+AND+%22Infection%22%5BJournal%5D)">Gaseous nitric oxide to treat antibiotic resistant bacterial and fungal lung infections in patients with cystic fibrosis: a phase I clinical study.</a> Infection. 44 (4), 513-520 (2016).</li>
<li>Alvarez, R. A., Berra, L., Gladwin, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Home+nitric+oxide+therapy+for+COVID-19%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Respiratory+and+Critical+Care+Medicine%22%5BJournal%5D)">Home nitric oxide therapy for COVID-19.</a> American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 202 (1), 16-20 (2020).</li>
<li>Chen, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inhalation+of+nitric+oxide+in+the+treatment+of+severe+acute+respiratory+syndrome%3A+A+rescue+trial+in+Beijing%5BTitle%5D)+AND+%22Clinical+Infectious+Diseases%22%5BJournal%5D)">Inhalation of nitric oxide in the treatment of severe acute respiratory syndrome: A rescue trial in Beijing.</a> Clinical Infectious Diseases. 39 (10), 1531-1535 (2004).</li>
<li>Keyaerts, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inhibition+of+SARS-coronavirus+infection+in+vitro+by+S-nitroso-N-+acetylpenicillamine%2C+a+nitric+oxide+donor+compound%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Infectious+Diseases%22%5BJournal%5D)">Inhibition of SARS-coronavirus infection in vitro by S-nitroso-N- acetylpenicillamine, a nitric oxide donor compound.</a> International Journal of Infectious Diseases. 8 (4), 223-226 (2004).</li>
<li>Rossi, G. A., Sacco, O., Mancino, E., Cristiani, L., Midulla, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Differences+and+similarities+between+SARS-CoV+and+SARS-CoV-2%3A+spike+receptor-binding+domain+recognition+and+host+cell+infection+with+support+of+cellular+serine+proteases%5BTitle%5D)+AND+%22Infection%22%5BJournal%5D)">Differences and similarities between SARS-CoV and SARS-CoV-2: spike receptor-binding domain recognition and host cell infection with support of cellular serine proteases.</a> Infection. 48 (5), 665-669 (2020).</li>
<li>Berra, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Protocol+for+a+randomized+controlled+trial+testing+inhaled+nitric+oxide+therapy+in+spontaneously+breathing+patients+with+COVID-19%5BTitle%5D)+AND+%22medRxiv%22%5BJournal%5D)">Protocol for a randomized controlled trial testing inhaled nitric oxide therapy in spontaneously breathing patients with COVID-19.</a> medRxiv. , (2020).</li>
<li>Lei, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Protocol+for+a+randomized+controlled+trial+testing+inhaled+nitric+oxide+therapy+in+spontaneously+breathing+patients+with+COVID-19%5BTitle%5D)+AND+%22medRxiv%22%5BJournal%5D)">Protocol for a randomized controlled trial testing inhaled nitric oxide therapy in spontaneously breathing patients with COVID-19.</a> medRxiv. , (2020).</li>
<li>Nitric oxide inhalation therapy for COVID-19 infections in the ED. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT04338828">https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT04338828</a> (2020).</li>
<li>Gianni, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nitric+oxide+gas+inhalation+to+prevent+COVID-2019+in+healthcare+providers%5BTitle%5D)+AND+%22medRxiv%22%5BJournal%5D)">Nitric oxide gas inhalation to prevent COVID-2019 in healthcare providers.</a> medRxiv. , (2020).</li>
<li>Safaee Fakhr, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+concentrations+of+nitric+oxide+inhalation+therapy+in+pregnant+patients+with+severe+coronavirus+disease+2019+%28COVID-19%29%5BTitle%5D)+AND+%22Obstetrics+%26+Gynecology%22%5BJournal%5D)">High concentrations of nitric oxide inhalation therapy in pregnant patients with severe coronavirus disease 2019 (COVID-19).</a> Obstetrics & Gynecology. , (2020).</li>
<li>Gianni, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ideation+and+assessment+of+a+nitric+oxide+delivery+system+for+spontaneously+breathing+subjects%5BTitle%5D)+AND+%22Nitric+Oxide%22%5BJournal%5D)">Ideation and assessment of a nitric oxide delivery system for spontaneously breathing subjects.</a> Nitric Oxide. 104-105, 29-35 (2020).</li>
<li>Nitric oxide gas inhalation therapy for mild/moderate COVID-19. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT04305457">https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT04305457</a> (2020).</li>
<li>NO prevention of COVID-19 for healthcare providers. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT04312243?term=Berra&draw=2&rank=7">https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT04312243?term=Berra&draw=2&rank=7</a> (2020).</li>
<li>1988 OSHA PEL Project-Nitrogen Dioxide|NIOSH|CDC. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://www.cdc.gov/niosh/pel88/10102-44.html">https://www.cdc.gov/niosh/pel88/10102-44.html</a> (2020).</li>
<li>Yu, B., Zapol, W. M., Berra, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrically+generated+nitric+oxide+from+air%3A+a+safe+and+economical+treatment+for+pulmonary+hypertension%5BTitle%5D)+AND+%22Intensive+Care+Medicine%22%5BJournal%5D)">Electrically generated nitric oxide from air: a safe and economical treatment for pulmonary hypertension.</a> Intensive Care Medicine. 45 (11), 1612-1614 (2019).</li>
<li>Yu, B., Muenster, S., Blaesi, A. H., Bloch, D. B., Zapol, W. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Producing+nitric+oxide+by+pulsed+electrical+discharge+in+air+for+portable+inhalation+therapy%5BTitle%5D)+AND+%22Science+Translational+Medicine%22%5BJournal%5D)">Producing nitric oxide by pulsed electrical discharge in air for portable inhalation therapy.</a> Science Translational Medicine. 7 (294), (2015).</li>
<li>Lovich, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Generation+of+purified+nitric+oxide+from+liquid+N2O4+for+the+treatment+of+pulmonary+hypertension+in+hypoxemic+swine%5BTitle%5D)+AND+%22Nitric+Oxide+-+Biology+and+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Generation of purified nitric oxide from liquid N2O4 for the treatment of pulmonary hypertension in hypoxemic swine.</a> Nitric Oxide - Biology and Chemistry. 37 (1), 66-72 (2014).</li>
<li>Cortazzo, J. A., Lichtman, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Methemoglobinemia%3A+A+review+and+recommendations+for+management%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Cardiothoracic+and+Vascular+Anesthesia%22%5BJournal%5D)">Methemoglobinemia: A review and recommendations for management.</a> Journal of Cardiothoracic and Vascular Anesthesia. 28 (4), 1043-1047 (2014).</li>
<li>Christenson, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+incidence+and+pathogenesis+of+cardiopulmonary+deterioration+after+abrupt+withdrawal+of+inhaled+nitric+oxide%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Respiratory+and+Critical+Care+Medicine%22%5BJournal%5D)">The incidence and pathogenesis of cardiopulmonary deterioration after abrupt withdrawal of inhaled nitric oxide.</a> American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 161 (5), 1443-1449 (2000).</li>
<li>Yu, B., Ichinose, F., Bloch, D. B., Zapol, W. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inhaled+nitric+oxide%5BTitle%5D)+AND+%22British+Journal+of+Pharmacology%22%5BJournal%5D)">Inhaled nitric oxide.</a> British Journal of Pharmacology. 176 (2), 246-255 (2019).</li>
<li>INO Therapeutics. INOMAX - nitric oxide gas. Food and Drug Administration (FDA). , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://www.accessdata.fda.gov/drugsatfda_docs/label/2013/020845s014lbl.pdf">https://www.accessdata.fda.gov/drugsatfda_docs/label/2013/020845s014lbl.pdf</a> (2013).</li>
<li>Klinger, J. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Therapy+for+pulmonary+arterial+hypertension+in+adults%3A+Update+of+the+CHEST+Guideline+and+Expert+Panel+Report%5BTitle%5D)+AND+%22Chest%22%5BJournal%5D)">Therapy for pulmonary arterial hypertension in adults: Update of the CHEST Guideline and Expert Panel Report.</a> Chest. 155 (3), 565-586 (2019).</li>
<li>Cornfield, D. N., Milla, C. E., Haddad, I. Y., Barbato, J. E., Park, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Safety+of+inhaled+nitric+oxide+after+lung+transplantation%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Heart+and+Lung+Transplantation%22%5BJournal%5D)">Safety of inhaled nitric oxide after lung transplantation.</a> Journal of Heart and Lung Transplantation. 22 (8), 903-907 (2003).</li>
<li>Bhorade, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Response+to+inhaled+nitric+oxide+in+patients+with+acute+right+heart+syndrome%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Respiratory+and+Critical+Care+Medicine%22%5BJournal%5D)">Response to inhaled nitric oxide in patients with acute right heart syndrome.</a> American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 159 (2), 571-579 (1999).</li>
<li>Mizutani, T., Layon, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Clinical+applications+of+nitric+oxide%5BTitle%5D)+AND+%22Chest%22%5BJournal%5D)">Clinical applications of nitric oxide.</a> Chest. 110 (2), 506-524 (1996).</li>
<li>Nitric oxide gas inhalation in Severe Acute Respiratory Syndrome in COVID-19. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT04306393">https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT04306393</a> (2020).</li>
</ol>

L.B. 作为溶血和一氧化氮研究项目的首席研究员，获得美国国立心肺血液研究所（NHLBI NIH）K23 HL128882项目的薪资支持。L.B. 从iNO Therapeutics LLC、Praxair Inc. 和 Masimo Corp. 获得技术和设备支持。L.B. 还获得来自iNO Therapeutics LLC的资助。A.F. 和 L.T. 报告获得德国研究基金会（DFG）F.I. 2429/1-1 和 TR1642/1-1项目的资金支持。WMZ 获得美国国立心肺血液研究所（NHLBI B-BIC/NCAI，项目编号：U54HL119145）的资助，同时担任Third Pole Inc.公司的科学顾问委员会成员，该公司已从麻省总医院（MGH）获得关于电生成一氧化氮技术的专利授权。其余所有作者均无任何利益冲突需要声明。

鉴于目前对非插管患者（包括 COVID-19 患者）使用一氧化氮（NO）气体治疗的兴趣日益增加8，本报告介绍了一种新型定制装置及其组件的组装方法，可输送高达 250 ppm 浓度的 NO。该系统由价格低廉的耗材制成，能够向自主呼吸患者安全、可重复地输送特定浓度的 NO 气体。其组装和使用简便，结合已发表 elsewhere 的安全性数据16,17，使该系统成为在非插管患者中以不同 FiO2 条件下输送高浓度 NO 气体的理想方案。本文所述方法目前正在麻省总医院（MGH）用于研究高浓度 NO 在治疗或预防 COVID-19 中的作用14,18,19。该方法可根据当地特定耗材的可获得性进行调整，这些耗材的品牌和规格可能与本文所述有所不同。然而，操作流程中的若干关键步骤必须...

一氧化氮（NO）吸入疗法在多种临床情况下被常规用作挽救生命的治疗手段1,2,3。除了其广为人知的肺血管扩张作用外4，NO还对细菌5、病毒6和真菌7具有广泛的抗菌作用，尤其是在高浓度（&#62;100 ppm）给药时效果更为显著8。在2003年严重急性呼吸综合征（SARS）暴发期间，NO在体外显示出强大的抗病毒活性，并在感染SARS冠状病毒（SARS-CoV）的患者中表现出治疗效果9,10。2003年的病毒株在结构上与SARS-CoV-2相似，而SARS-CoV-2正是导致当前新型冠状病毒病2019（COVID-19）大流行的病原体11。目前已有三项针对COVID-19患者的随机对照临床试验正在进行，旨在评估吸入高浓度NO气体是否有助于改善临床预后12,13,14。此外，在第四项正在进行的研究中，正在探索医护人员在接触SARS-CoV-2阳性患者时，预防性吸入高浓度NO是否可作为防止发生COVID-19的预防措施15。
开发一种有效且安全的 COVID-19 治疗方法是医疗和科学界的当务之急。为了研究在非插管患者及志愿医护人员中使用剂量 &#62; 80 ppm 的一氧化氮（NO）气体，显然有必要开发一种安全可靠的无创给药系统。该技术旨在向自主呼吸的受试者在不同吸氧浓度（FiO2）条件下输送高浓度 NO 气体。本文所述方法目前正在美国麻省总医院（MGH）用于对自主呼吸的 COVID-19 患者开展研究16,17。根据麻省总医院人类研究伦理委员会的指导原则，该系统目前正用于开展一系列随机对照试验，以研究高浓度 NO 气体的以下作用：第一，研究 160 ppm NO 气体对轻中度 COVID-19 非插管患者的作用，这些患者分别收治于急诊科（IRB 方案编号 #2020P001036）14 或住院病房（IRB 方案编号 #2020P000786）18；第二，研究高剂量 NO 在预防经常接触 SARS-CoV-2 阳性患者的医护人员发生 SARS-CoV-2 感染及 COVID-19 症状方面的作用（IRB 方案编号 #2020P000831）19。
该简易装置可使用呼吸治疗中常规使用的标准耗材组装而成。所提出的装置旨在无创地输送一氧化氮（NO）气体、医用空气和氧气（O2）的混合气体。通过最大限度减少二氧化氮（NO2）的吸入，以降低气道毒性的风险。美国政府工业卫生学家会议（ACGIH）设定的当前NO2安全阈值为8小时时间加权平均浓度不超过3 ppm，短期暴露限值为5 ppm。相比之下，美国国家职业安全与健康研究所（NIOSH）建议将短期暴露限值定为1 ppm20。鉴于目前对高剂量一氧化氮气体治疗的兴趣日益增加，本报告提供了该新型装置的必要说明，详细阐述了如何组装其组件以实现高浓度NO的输送，用于科研目的。

<table><tbody><tr><td>内径22 mm × 外径22 mm、无端口的90&amp;deg;呼吸机弯头连接器</td><td>Teleflex, Wayne, PA, USA</td><td>1641</td><td></td></tr><tr><td>气溶胶三通连接器：水平端口外径22 mm，垂直端口内径11 mm/外径22 mm</td><td>Teleflex, Wayne, PA, USA</td><td>1077</td><td></td></tr><tr><td>用于气管插管或气管切开导管的柔性患者连接器（外径15 mm × 外径22 mm/内径15 mm，长度5 cm至6.5 cm）</td><td>Vyaire Medical Inc., Mettawa, IL, USA</td><td>3215</td><td></td></tr><tr><td>高效微粒空气过滤器（高疏水性细菌/病毒过滤器，&amp;nbsp;HEPA 13级），带22 mm内径/15 mm外径 × 22 mm外径/15 mm内径接头</td><td>Teleflex, Wayne, PA, USA</td><td>28012</td><td></td></tr><tr><td>无乳胶3 L呼吸储气囊</td><td>CareFusion, Yorba Linda, CA, USA</td><td>5063NL</td><td></td></tr><tr><td>一氧化氮气罐，800 ppm 医用级（AQ型号铝制气瓶，标准温度和压力下含800 ppm NO气体2239 L，氮气平衡，总体积2197 L）</td><td>Praxair, Bethlehem PA, USA</td><td>MM NO800NI-AQ</td><td></td></tr><tr><td>单向阀，22 mm公头/母头（箭头指向母头端）</td><td>Teleflex, Wayne, PA, USA</td><td>1664</td><td>N=2 吸气支路（向上箭头）</td></tr><tr><td>单向阀，22 mm公头/母头（箭头指向公头端）</td><td>Teleflex, Wayne, PA, USA</td><td>1665</td><td>N=1 呼气支路（向下箭头）</td></tr><tr><td>采用Rainbow SET技术的Rad-57手持式脉搏血氧仪</td><td>Masimo Corporation, Irvine, CA, USA</td><td>3736</td><td>含SpMet选项</td></tr><tr><td>废气清除装置（内径=60 mm，内部长度=53 mm，容积=150 mL），内含100 g氢氧化钙</td><td>Spherasorb, Intersurgical Ltd, Berkshire, UK</td><td></td><td></td></tr><tr><td>硅橡胶柔性连接器，22 mm母头 × 22 mm母头</td><td>Tri-anim Health Services, Dublin, OH, USA</td><td>301-9000</td><td></td></tr><tr><td>合适尺寸的标准密合面罩</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>带通用接头的Star Lumen标准医用级乙烯基氧气管</td><td>Teleflex, Morrisville, NC, USA</td><td>1115</td><td>根据气源距离选择合适长度；本方案中使用2.1 m长度</td></tr><tr><td>带7.6 mm取样口的直型连接器（外径15 mm × 内径15 mm/外径22 mm）</td><td>Mallinckrodt, Bedminster, NJ, USA</td><td>502041</td><td></td></tr><tr><td>两步式转换接头（15 mm转22 mm）</td><td>Airlife Auburndale, FL, USA</td><td>1824</td><td></td></tr><tr><td>带7.6 mm端口的Y型连接器（22 mm转22 mm及15 mm母头）</td><td>Vyaire Medical Inc., Mettawa, IL, USA</td><td>1831</td><td></td></tr></tbody></table>

一种用于向自主呼吸受试者输送高浓度一氧化氮气体的新型吸入面罩系统

A Novel Inhalation Mask System to Deliver High Concentrations of Nitric Oxide Gas in Spontaneously Breathing Subjects

一氧化氮（NO）以吸入用气体形式给药，可诱导选择性肺血管扩张。该疗法安全性高，即使在高浓度下使用也仅有极少潜在风险。吸入型NO气体常规用于改善不同疾病状态下的全身氧合。高浓度NO在体外还具有杀灭病毒的作用。由于其良好的药效学特性和安全性，临床医护人员对其使用较为熟悉，且具备直接杀灭病毒的潜力，因此NO已被用于冠状病毒病-2019（COVID-19）患者的临床治疗。然而，目前尚无设备能够简便地在不同吸入氧浓度条件下提供超过80百万分率（ppm）的一氧化氮吸入，同时又无需依赖专用、笨重且昂贵的设备。开发一种可靠、安全、廉价、轻便且无需呼吸机的解决方案至关重要，尤其适用于重症监护病房（ICU）外非气管插管患者的早期治疗以及资源有限的场景。为克服这一障碍，研究人员利用标准耗材和废气清除装置，开发了一种可实现高达250 ppm非侵入性NO气体给药的简易系统。该方法已被证实可在控制二氧化氮水平的同时，安全、可靠地输送目标浓度的NO。本文旨在为临床医生和研究人员提供必要的信息，指导其为研究目的或临床应用（如用于COVID-19或其他可能受益于NO治疗的疾病）组装或改进此类系统。

一名在 COVID-19 患者重症监护病房（ICU）收治激增期间于麻省总医院（MGH）ICU 工作的 33 岁呼吸治疗师，自愿参与了针对医护人员的 NO 治疗临床试验15,19. 该试验验证了160 ppm一氧化氮（NO）作为病毒灭活剂的有效性，从而预防易受病毒感染的肺部发生疾病。首次吸入预防治疗在开始轮班前通过所述装置进行，持续15分钟。出于研究目的，检测吸入NO的浓度、NO2，以及 O2 持续进行测量。从800 ppm的气体钢瓶中以3.5 L/min的流速通入NO气体，并与流速为15 L/min的空气混合，同时提供O2 1 L/min 的流速以维持 FiO2 21%。
最终产生的NO浓度为160 ppm，总气体流速为19.5 L/min，通过三个...

这种简单且高度可调的高浓度一氧化氮（NO）气体吸入系统装置无需机械呼吸机、正压或高流量气体。通过标准医用耗材和密合性面罩，可向自主呼吸的受试者安全输送NO气体。

一氧化氮（NO）以气体形式经吸入给药，用于诱导选择性肺血管扩张。该疗法安全性高，即使在……情况下，潜在风险也极少。

吸入一氧化氮可改善严重低氧血症患者的氧合状况。高浓度时，一氧化氮表现出广谱的抗菌作用。目前已有多个临床试验正在评估一氧化氮对 COVID-19 的影响。迄今为止，尚无任何设备能够在无需专用、笨重且昂贵的仪器的情况下，提供浓度超过每百万80份的吸入性一氧化氮。该设备将使高剂量吸入性一氧化氮治疗可在医院环境之外进行。因多重耐药菌导致肺部定植的患者（如囊性纤维化患者）将能够从这种治疗中获益。演示该操作的将是来自我实验室的两位博士后研究员 Stefano Gianni 和 Bijan Safaee Fakhr。设置患者接口时，将适合受试者尺寸的密合型标准无创通气面罩内置的弯头端口，通过外径22毫米、内径15毫米的连接器，连接至高效微粒空气过滤器。构建Y型接头时，使用两个方向相反、低阻力的22毫米公母单向阀，连接至一个22毫米转22毫米并带7.6毫米端口的15法式Y型接头连接器的两个远端，以形成呼气支和吸气支。将单向阀连接器安装至呼气支路，箭头朝下，以确保气流仅能从近端流向远端；将吸气支路的连接器安装为箭头朝上，以确保气流仅能从远端流向近端。然后使用一个15至22毫米的两步式接头，将废气收集装置和管路组件连接到Y型管的吸气支路上。准备废气收集装置时，将一个22×22毫米的柔性硅橡胶连接适配器连接至装有100克氢氧化钙的废气收集罐的近端，并将另一个22×22毫米的柔性硅橡胶连接适配器连接至该收集罐的远端，再使用两端配有通用接头的标准抗折压乙烯基气体导管，将氧气源连接至吸气支路。为制备一氧化氮储气系统，将一个气溶胶T型接头连接至一个无侧孔的90度呼吸机弯头连接器，并将弯头的另一端连接至一个三升无乳胶呼吸储气袋。在两个连续的外径15毫米、外径22毫米、内径15毫米且带有7.6毫米采样口和翻盖帽的接头远端，安装另一个单向吸气阀，阀箭头朝上；在系统近端连接一个15转22毫米的两步适配器，并将该近端两步适配器连接至一氧化氮储气系统中绿色T型接头剩余的自由进气口。为连接空气和一氧化氮气体管路，使用标准抗折痕Star Lumen乙烯基氧气管，将医用空气气流连接至最远端的气体进气口，并将来自800 ppm医用级一氧化氮气罐的一氧化氮气体气流连接至下游的下一个端口。为自主呼吸的受试者给予一氧化氮时，根据表格设定空气、氧气和一氧化氮气体的流速，并将密合面罩以类似于无创通气接口的方式佩戴在受试者面部。随后开始持续指定时长的吸入治疗。可通过监测一氧化氮和二氧化氮浓度来评估治疗过程中气体输送的稳定性。一名33岁的呼吸治疗师在麻省总医院ICU收治COVID-19患者激增期间工作，自愿参与了一项针对医护人员的试验，接受一氧化氮治疗。吸入气体中测得的一氧化氮浓度为160 ppm，总气体流速为19.5升/分钟，该流速通过三个标准的15升/分钟流量计测量，且在整个吸入过程中保持稳定。二氧化氮浓度峰值为0.77 ppm，因此安全地低于推荐的毒性阈值。安全输送高浓度吸入性一氧化氮的可能性，为将这种疗法应用于其他一氧化氮可能有效的疾病开辟了新的领域。

a-novel-inhalation-mask-system-to-deliver-high-concentrations-nitric

Research

科研

JoVE Journal

Medicine

医学

一种新型吸入面膜系统，可在自发呼吸受试者中提供高浓度的一氧化氮气体

我们介绍一种技术，通过将气管插管经鼻插入至鼻咽部水平，同时封闭口腔和鼻孔，以维持氧合和通气，实现有效的正压通气。...

一种针对困难插管与困难通气的新型急救技术

本视频介绍了如何对已插管及自主呼吸的患者进行CO2测量。主要临床适应证涉及急诊情况：（1）确认气管插管位置是否正确；（2）在创伤患者中维持正常二氧化碳水平；（3）在程序性镇静过程中监测通气状况。...

过期的一氧化碳2 急诊科有创通气或自主呼吸患者的测量

对脑血管舒张或收缩能力进行无创成像，可能有助于更好地理解多种神经系统疾病中的脑血管病理生理学。本报告描述了一种可重复且患者耐受性良好的人脑血管反应性成像方案，该方案采用磁共振成像（MRI）技术实现。...

通过气体吸入激发的磁共振成像绘制脑血管反应性图谱

本文所述的吸入装置能够生成、采样表征，并在啮齿类动物肺部均匀沉积药物气溶胶。这使得能够在临床前评估沉积于肺部的药物剂量的有效性和安全性，为临床吸入药物开发提供关键数据。...

使用鼻部暴露系统向小鼠递送药物的干粉与雾化气溶胶吸入

本文介绍了两种在吸入麻醉下对实验动物进行稳定经鼻给药的新方法，这些方法可最大限度地减少动物的生理应激。同时，我们还描述了一种利用放射性标记的[14C]-菊粉（一种水溶性大分子的模型底物）通过鼻-脑通路定量评估药物在脑内分布水平的方法。...

用于评估鼻腔至脑部药物递送的吸入麻醉下鼻内给药新方法

比通气成像是一种功能性磁共振成像技术，利用吸入的氧气作为对比剂，可对人体肺部区域的比通气量进行定量分析。本文介绍了一种采集和分析比通气成像数据的实验方案。...

利用质子磁共振成像结合氧气作为对比剂对人体肺部特异性通气进行定量绘图

本文介绍了利用基于化学发光的高灵敏度检测方法来检测一氧化氮及其生物学相关衍生物的实验方案。...

基于化学发光的检测方法用于检测一氧化氮及其自氧化和亚硝化化合物衍生物

该论文介绍了一种利用超极化氙-129化学交换饱和恢复（CSSR）技术追踪肺部气体交换、评估表观肺泡隔壁厚度以及测量表面体积比的详细实验方案。该方法有望用于肺部疾病的诊断与监测。...

通过超极化氙光谱法获得的肺结构与功能的定量测量

我们提出基于证据的预充氧策略，阐述如何使用氧气面罩和无创正压通气来优化接受紧急气管插管的危重患者的氧合，从而降低低氧血症风险，延长安全呼吸暂停时间，并减少并发症。...

危重成人经气管插管前氧合技术：利用氧气面罩与无创通气

一氧化氮（NO）的内源性生成调控着多种生物学功能。越来越多的研究表明，基于NO的信号传导发生中断或失调与许多人类疾病相关。定量检测相关NO代谢物的方法可能为人类疾病提供新的诊断或预后生物标志物。...

用于评估一氧化氮生物活性的分析技术

了解一种新型吸入一氧化氮装置，用于改善严重低氧血症患者的氧合状态，无需昂贵设备即可在院外安全输送高浓度一氧化氮气体，适用于囊性纤维化及潜在COVID-19治疗。

一种用于向自主呼吸受试者输送高浓度一氧化氮气体的新型吸入面罩系统

探索更多视频