Waiting
로그인 처리 중...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Medicine
Click here for the English version

Medicine

نظام قناع استنشاق جديد لتقديم تركيزات عالية من غاز أكسيد النيتريك في مواضيع التنفس التلقائي

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

هذا الجهاز نظام بسيط وقابل للتكيف للغاية لاستنشاق غاز أكسيد النيتريك عالية التركيز (NO) لا يتطلب أجهزة التنفس الصناعي الميكانيكية، والضغط الإيجابي، أو تدفقات الغاز عالية. يتم استخدام المواد الاستهلاكية الطبية القياسية وقناع دافئ المناسب لتسليم بأمان أي غاز للمواضيع التنفس تلقائيا.

Abstract

يتم إعطاء أكسيد النيتريك (NO) كغاز للاستنشاق للحث على توسع الأوعية الرئوية الانتقائي. وهو علاج آمن، مع مخاطر محتملة قليلة حتى لو تدار بتركيز عال. يستخدم غاز NO المستنشق بشكل روتيني لزيادة الأكسجين الجهازي في حالات المرض المختلفة. إدارة تركيزات عالية من NO تمارس أيضا تأثير virucidal في المختبر. نظرا لملامحها الدوائية والسلامة المواتية ، والألفة في استخدامها من قبل مقدمي الرعاية الحرجة ، واحتمال حدوث تأثير مباشر فيروتشيدال ، يتم استخدام NO سريريا في المرضى الذين يعانون من مرض الفيروس التاجي -2019 (COVID-19). ومع ذلك، لا يوجد جهاز متاح حاليا لإدارة NO المستنشق بسهولة بتركيزات أعلى من 80 جزءا في المليون (جزء في المليون) في مختلف كسور الأكسجين المستوحاة، دون الحاجة إلى معدات مخصصة وثقيلة ومكلفة. يعد تطوير حل موثوق وآمن وغير مكلف وخفيف الوزن وخالي من أجهزة التنفس الصناعي أمرا حاسما ، خاصة بالنسبة للعلاج المبكر للمرضى غير المعالجين خارج وحدة العناية المركزة وفي سيناريو محدود الموارد. وللتغلب على هذا الحاجز، تم تطوير نظام بسيط لإدارة الغاز بدون توغل حتى 250 نسخة في المليون باستخدام المواد الاستهلاكية القياسية وغرفة الزبال. وقد ثبت أن هذه الطريقة آمنة وموثوق بها في تقديم تركيز محدد لا مع الحد من مستويات ثاني أكسيد النيتروجين. تهدف هذه الورقة إلى تزويد الأطباء والباحثين بالمعلومات اللازمة حول كيفية تجميع أو تكييف مثل هذا النظام لأغراض البحث أو الاستخدام السريري في COVID-19 أو الأمراض الأخرى التي قد لا تكون فيها الإدارة مفيدة.

Introduction

لا يستخدم العلاج استنشاق بانتظام كعلاج المنقذة للحياة في العديد من البيئات السريرية1,2,3. بالإضافة إلى تأثيرها المعروف توسع الأوعيةالرئوية 4، NO يعرض تأثير واسع مضاد للميكروبات ضد البكتيريا5، الفيروسات6، والفطريات7، لا سيما إذا كانت تدار بتركيزات عالية (>100 ppm). 8 خلال 2003 تفشي متلازمة الالتهاب الرئوي الحاد (سارس) ، أظهرت NO نشاطا قويا المضادة للفيروسات في المختبر وأظهرت فعالية علاجية في المرضى المصابين بفيروس سارس كورونا (سارس - CoV)9،10. سلالة 2003 مشابهة هيكليا للسارس-كوف-2، الممرض المسؤول عن وباء فيروس كورونا الحالي-2019 (COVID-19)11. ثلاث تجارب سريرية معشاة ذات شواهد جارية في المرضى الذين يعانون من COVID-19 لتحديد الفوائد المحتملة للتنفس عالية التركيز لا غاز لتحسين النتائج12,13,14. في دراسة رابعة جارية ، ويجري التحقيق في استنشاق وقائي من تركيزات عالية من NO كإجراء وقائي ضد تطوير COVID - 19 في مقدمي الرعاية الصحية المعرضين للمرضى سارس - CoV - 2 إيجابية15.

يعد تطوير علاج فعال وآمن ل COVID-19 أولوية للدوائر الصحية والعلمية. للتحقيق في إعطاء الغاز NO بجرعات > 80 جزء في المليون في المرضى غير تنبيب والعاملين في مجال الرعاية الصحية المتطوعين، أصبحت الحاجة إلى تطوير نظام آمن وموثوق غير الغازية واضحة. تهدف هذه التقنية إلى إعطاء تركيزات عالية بدون تركيزات في أجزاء مختلفة من الأكسجين المستوحى (FiO2)للمواضيع التي تتنفس تلقائيا. المنهجية الموصوفة هنا تستخدم حاليا لأغراض البحث في التنفس التلقائي COVID-19 المرضى في مستشفى ماساتشوستس العام (MGH)16,17. وفقا للمبادئ التوجيهية للجنة أخلاقيات البحوث البشرية في MGH ، يستخدم النظام المقترح حاليا لإجراء سلسلة من التجارب المعشاة ذات الشواهد لدراسة الآثار التالية للتركيزات العالية من غاز NO. أولا، يتم دراسة تأثير 160 جزء في المليون لا الغاز في المواضيع غير intubated مع COVID معتدل معتدل-19، واعترف إما في قسم الطوارئ (بروتوكول IRB #2020P001036)14 أو كمرضى الداخليين (بروتوكول IRB #2020P000786)18. ثانيا، يجري فحص دور الجرعة العالية NO لمنع عدوى السارس-CoV-2 وتطور أعراض COVID-19 في مقدمي الرعاية الصحية المعرضين بشكل روتيني للمرضى الإيجابيين بالسارس-CoV-2 (بروتوكول IRB # 2020P000831)19.

يمكن تجميع هذا الجهاز البسيط مع المواد الاستهلاكية القياسية المستخدمة بشكل روتيني للعلاج التنفسي. تم تصميم الجهاز المقترح لتقديم غير الغازية خليط من الغاز لا، والهواء الطبي، والأوكسجين (O2). يتم تقليل استنشاق ثاني أكسيد النيتروجين (NO2)لتقليل خطر سمية مجرى الهواء. عتبة السلامة الحالية NO2 التي حددها المؤتمر الأمريكي للنظافة الصناعية الحكومية هي 3 جزء في المليون على متوسط مرجح زمنيا 8 ساعة ، و 5 جزء في المليون هو الحد الأقصى للتعرض على المدى القصير. وعلى العكس من ذلك، يوصي المعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية ب 1 جزء في المليون كحد قصير الأجل للتعرض20. ونظرا للاهتمام المتزايد في جرعة عالية من العلاج بالغاز NO، يقدم هذا التقرير الوصف اللازم لهذا الجهاز الجديد. وهو يشرح كيفية تجميع مكوناته لتقديم تركيز عال من NO لأغراض البحث.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

ملاحظة: راجع جدول المواد للمواد اللازمة لتجميع نظام التسليم. مصادر الهواء الطبي، O2،وينبغي أن تكون الغازات NO متاحة أيضا في الموقع. وقد تم تطوير الجهاز لاستخدام التحقيق في بروتوكولات البحوث التي خضعت لمراجعة صارمة من قبل مجلس المراجعة المؤسسية المحلية (IRB). ولا ينبغي أن يعمل مقدمو الخدمات تحت أي ظرف من الظروف بناء على المؤشرات الواردة في هذه المخطوطة فقط، وتجميع واستخدام هذا الجهاز دون الحصول على موافقة تنظيمية مؤسسية مناسبة مسبقة. بدءا من نهاية قريبة من الجهاز، وتجميع القطع بالترتيب التالي (الشكل 1).

1. بناء واجهة المريض

  1. خذ قناع وجه تهوية مريح، قياسي، غير جراحي من الحجم المناسب للموضوع.
  2. قم بتوصيل منفذ المرفق المدمج للقناع بالهواء الجسيمي عالي الكفاءة (فلتر بكتيري / فيروسي شديد الرهاب ، HEPA Class 13) من خلال القطر الخارجي 22 مم (O.D.) موصل قطره الداخلي /15 مم (I.D.).
  3. (اختياري) لتسهيل حركة الشخص المعني وتقليل خطر الانفصال، أضف موصل مرن 15 مم O.D./15 مم (الطول 5 سم - 6.5 سم) مرن لموصل المريض أنبوب القصبة الهوائية أو القصبة الهوائية بين واجهة القناع وفلتر HEPA.
    ملاحظة: بذل كل جهد ممكن لتجنب تسرب واجهة القناع. يمكن أن تتكون "نهاية المريض" من الجهاز أيضا من لسان حال. يجب إضافة مقطع الأنف في مثل هذا التكوين.

2. بناء Y-قطعة وإعداد العرض O2

  1. خذ موصلا من 22 مم إلى 22 مم و15 قطعة F Y مع منافذ 7.6 مم. إنشاء أطراف الدائرة الزفيرية والوحيية على طرفي البعيدة من قطعة Y من خلال اثنين من الحس المعاكس، وانخفاض المقاومة، 22 ملم الذكور / الإناث، والصمامات في اتجاه واحد.
    1. طرف الانتهاء: على أحد طرفي قطعة Y، ضع موصل الصمام أحادي الاتجاه مما يسمح بتدفق قريب إلى بعيد فقط (السهم يشير إلى الأسفل).
    2. الطرف الملهم: على الطرف الآخر من قطعة Y، قم بتوصيل صمام أحادي الاتجاه يسمح بتدفق بعيد إلى قريب فقط (السهم يشير إلى الأعلى).
  2. قم بتوصيل الطرف القريب من Y بتصفية HEPA.
  3. باستخدام أنابيب غاز الفينيل القياسية والمقاومة للخلل مع محولات عالمية في كلا الطرفين ، قم بتوصيل مصدر O2 بالطرف الملهم لقطعة Y. اختيار أنابيب من طول المناسبة بالنظر إلى المسافة بين المريض ومصدر الغاز.
    ملاحظة: يجب أن يكون موصل Y-قطعة منفذ أخذ عينات على الطرف inspiratory. إذا لم يكن كذلك، يجب استخدام موصل مستقيم إضافي مع منفذ أخذ عينات لتوفير O2.

3. بناء وإرفاق غرفة الزبال

  1. توصيل 22 مم × 22 مم المطاط السيليكون، محول موصل مرنة إلى الطرف القريب من غرفة زبال (القطر الداخلي = 60 ملم، الطول الداخلي = 53 ملم، حجم = 150mL) تحتوي على 100 غرام من هيدروكسيد الكالسيوم (Ca(OH)2).
  2. إرفاق 15 مم O.D. × 22 مم O.D./15 مم معرف، 5 سم-6.5 سم، مرنة، أنبوب مموج إلى محول المطاط السيليكون.
  3. قم بتوصيل آخر 22 مم × 22 مم المطاط السيليكون، محول موصل مرنة إلى نهاية البعيدة من زبال.
  4. أضف غرفة الزبال وتجميع الأنابيب إلى الطرف الملهم لقطعة Y باستخدام محول من خطوتين مقاس 15 مم-22 مم.

4. بناء وربط نظام الخزان NO

  1. قم بتجميع كيس خزان تنفس خال من اللاتكس 3-L وموصل مرفق جهاز التنفس الصناعي 90 درجة بدون منافذ (معرف 22 مم × 22 مم).
  2. قم بتوصيل الطرف الآخر من المرفق بفتحة الهباء الجوي T-piece (المنافذ الأفقية 22 مم أو دي، المنفذ الرأسي 11 مم I.D./22 مم O.D.).
  3. قم بتوصيل قطعة T بنهاية غرفة الزبال البعيدة عن طريق التقدم بها حتى تناسب موصل المطاط السيليكون بإحكام.

5. بناء نظام NO وإمدادات الهواء الطبية

  1. قم ببناء نظام الإمداد بالغاز بدون هواء عن طريق توصيل موصلين متتاليين من طراز O.D. X 15 مم I.D./22 mm O.D. بمنافذ أخذ عينات مقاس 7.6 مم وقبعات علوية.
    ملاحظة: بمجرد إزالة القبعات، سوف تعمل عمليات الوصول إلى أخذ العينات كمنافذ مدخل الغاز.
  2. في نهاية بعيدة من نظام الإمداد NO / الهواء، نعلق آخر صمام inspiratory اتجاه واحد (السهم مشيرا إلى أعلى).
  3. في الطرف القريب من نظام الإمداد NO/air، قم بتوصيل محول من خطوتين مقاس 15/22 مم.
  4. قم بتوصيل المحول القريب ذو الخطوتين بالمدخل المجاني المتبقي من قطعة T الخضراء من نظام الخزان NO.

6. إرفاق الهواء وخطوط تدفق الغاز NO باستخدام معيار، مقاومة للخلل، نجمة التجويف أنابيب الغاز الفينيل للخطوات التالية.

  1. ربط الهواء الطبي إلى منفذ مدخل الغاز الأكثر البعيدة.
  2. توصيل NO الغاز من خزان NO 800 جزء في المليون الطبية الصف (حجم اسطوانات الألومنيوم AQ تحتوي على 2239 لتر من 800 جزء في المليون من الغاز لا في درجة الحرارة القياسية والضغط، متوازنة مع النيتروجين؛ تسليم حجم 2197 L) إلى الميناء التالي المصب.
    ملاحظة: يجب أن يكون طول الأنابيب مناسبا للوصول إلى مصادر الغازات بشكل مريح. يمكن استخدام خزانات أو مولدات مختلفة من NO كمصادر للغاز.

7. استخدام في مواضيع التنفس تلقائيا

  1. تعيين الهواء، O2،وتدفق الغاز لا وفقا لفيوالمطلوب 2 وتركيز لا.
    ملاحظة: يتم سرد معدلات التدفق الموصى بها لإدارة NO عند 80 أو 160 أو 250 جزء في المليون في الجدول 1 (ينطبق على أسطوانات 800 جزء في المليون فقط).
  2. ضع القناع الضيق على وجه المريض ، على غرار إعداد واجهة التهوية غير الغازية.
  3. بدء جلسة الاستنشاق للمدة المطلوبة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

تطوع معالج تنفسي يبلغ من العمر 33 عاما يعمل في وحدة العناية المركزة في MGH خلال طفرة قبول وحدة العناية المركزة ل COVID-19 لتلقي NO كجزء من التجربة التي شملت العاملين في مجال الرعاية الصحية15و19. اختبرت التجربة فعالية 160 جزء في المليون من NO كعامل فيروتشيدال ، وبالتالي منع حدوث المرض في الرئتين المعرضين لخطر التلوث الفيروسي. تم إعطاء الدورة الأولى من الوقاية من الاستنشاق قبل بدء التحول من خلال الجهاز الموصوف لمدة 15 دقيقة. لأغراض البحث، تم قياس تركيزات NO المستنشقة، NO2،و O2 باستمرار. لم يتم إعطاء أي غاز بمعدل 3.5 لتر/دقيقة من خزان غاز 800 جزء في المليون ومختلطة بالهواء بمعدل تدفق 15 لتر/دقيقة ومعدل تدفق O2 من 1 لتر/دقيقة للحفاظ على FiO2 بنسبة 21٪.

وكان التركيز الناتج عن عدم وجود 160 جزء في المليون بمعدل تدفق الغاز الكلي من 19.5 لتر / دقيقة، تقاس بثلاثة مقاييس تدفق قياسية 15 لتر / دقيقة. تم رصد تشبع الأكسجين (SpO2)، الميثيموجلوبين (MetHb) ، ومعدل ضربات القلب باستمرار. وظل SPO2 مستقرا عند حوالي 97٪. بلغت ميتهب ذروتها بنسبة 2.3٪ خلال إدارة NO قبل أن تعود بسرعة إلى القيمة الأساسية عند تعليق الغاز. لم يتعرض هذا الموضوع لأي آثار جانبية أثناء أو بعد الجلسة. وظل تركيز NO مستقرا طوال فترة الاستنشاق بأكملها. وبلغ رقم2 ذروته عند 0.77 في الدقيقة، وبالتالي كان أقل بأمان من عتبة السمية الموصى بها. ويصور جزء تمثيلي من التتبع المسجل للإشارات NO و NO2 في الشكل 2.

Figure 1
الشكل 1: تمثيل رسومي لجهاز التسليم. يتم الإشارة إلى المكونات المفردة في الشكل، كما هو مذكور في النص وجدول المواد. ويتألف النظام من أربعة أجزاء رئيسية: واجهة المريض؛ وأجزاء أخرى من نظام الوصلات. Y-قطعة وإمدادات الأكسجين; غرفة الزبال؛ ونظام الخزان NO ونظام NO والإمداد الجوي الطبي. المختصرات: HEPA = هواء خاص عالي الكفاءة؛ NO = أكسيد النيتريك. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 2
الشكل 2:تتبع ممثل من التركيزات NO و NO2 خلال 160 جزء في المليون لا استنشاق في عامل الرعاية الصحية الصحية. المختصرات: NO = أكسيد النيتريك; NO2 = ثاني أكسيد النيتروجين. جزء في المليون = أجزاء في المليون. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الهدف رقم (ppm) فيو2 (٪) إعداد التدفق (L/min) قياس NO2 (ppm)
لا O2 هواء
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

الجدول 1: إعداد NO، O2،وتدفق الغاز الجوي. تدفق الغاز لتقديم تركيزات الهدف لا في FiOمتفاوتة 2، كما تقاس مع جهاز محاكاة الرئة في تجربة مقاعد البدلاء. NO، وO2 تدفق (في L/ دقيقة) تم تعيين للحصول على الهدف لا تركيز inspiratory (80، 160، و 250 في الدقيقة) في FiOالمطلوب 2 (21٪، 30٪، 40٪). تم استخدام معدل تدفق الهواء الطبي المستمر (15 لتر / دقيقة) في كل مكان. تم استخدام اسطوانة 800 جزء في المليون المتاحة عادة لا متوازنة مع النيتروجين. المختصرات: L/min: L لكل دقيقة؛ NO: أكسيد النيتريك; NO2 = ثاني أكسيد النيتروجين. FiO2: جزء من الأكسجين المستوحى، O2: الأكسجين؛ جزء في المليون: أجزاء في المليون.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

ونظرا للاهتمام المتزايد في العلاج بالغاز لا للمرضى غير intubated، بما في ذلك أولئك الذين يعانون من COVID-198،ويصف هذا التقرير جهاز مخصص جديد وكيفية تجميع مكوناته لتقديم NO بتركيزات عالية يصل إلى 250 ppm. تم بناء النظام المقترح من المواد الاستهلاكية غير مكلفة ويسلم بأمان تركيز الاستنساخ من الغاز لا في التنفس تلقائيا المرضى. سهولة التجميع والاستخدام، جنبا إلى جنب مع بيانات السلامة المنشورة في مكان آخر16،17، يجعل هذا النظام تجسيدا مثاليا لإدارة تركيز غاز NO عالية في FiO2 متفاوتة في المرضى غير تنبيب. المنهجية المذكورة هنا حاليا قيد الاستخدام في MGH للتحقيق في تأثير تركيزات عالية من NO لعلاج, أو منع, COVID-1914,18,19. يمكن تعديل هذه الطريقة على أساس التوافر المحلي لأصناف استهلاكية محددة، والتي قد تختلف في العلامة التجارية والحجم عن تلك الموضحة هنا. ومع ذلك، يجب اتباع بضع خطوات حاسمة في البروتوكول.

يجب عدم تغيير تسلسل كل خط إمداد بالغاز وحقيبة الخزان والصمامات أحادية الاتجاه لأي سبب من الأسباب. كما يجب أن يكون مرشح HEPA موجودا، خاصة في حالة وجود أي خطر لانتشار الهباء الحيوي المصاب إلى البيئة. تسرب الهواء قد تؤثر على تسليم تركيزات لا المناسبة. وينبغي توخي الحذر لاستخدام أقنعة الوجه في وضع مناسب وحجمها وتجنب قطع الاتصال في أي نقطة من النظام. توافر غرفة زبال مع ما لا يقل عن المبلغ المبلغ عنه (100 غرام) من Ca (OH)2 ضروري أيضا لمنع تراكم NO2 وتجنب تشكيل حمض النيتريك عند التفاعل مع الماء في الرئتين. تم تصميم زبال Ca(OH)2 للخضوع لتفاعل صبغي كيميائي عند الاستهلاك ، ويعمل كمؤشر على خصائصه الماصة المتبقية. لضمان كفاءة الزبال في تقليل مستويات NO2 ، يجب تغيير المكون عند تغيير لون ثلثي العبوة. وأظهرت اختبارات مقاعد البدلاء أن NO2 ظلت أقل من 1 جزء في المليون لأول 60 دقيقة ولم تتجاوز 1.3 جزء في المليون حتى بعد 5 ساعة من التعرض ل160 جزء في المليون NO17. من المحتمل أن تتطلب الجلسات التي تزيد عن خمس ساعات تغيير الزبال.

في حالة استخدام اسطوانة كمصدر للغاز لا، يجب إيلاء الاهتمام لتركيز NO الأصلي في الخزان، كما ذكرت الشركة المصنعة. يتم الإبلاغ عن إعدادات تدفق NO والهواء وO2 لا أسطوانة الضغط العالي القياسية(الجدول 1). استخدام اسطوانات بتركيزات الغاز المختلفة، أو بديلة NO توليد الأجهزة21،22،23، من شأنه أن يؤثر على إعدادات التدفق اللازمة لتقديم خليط الغاز مع التركيزات المطلوبة NO و O2. NO مخفف في النيتروجين كغاز توازن في معظم اسطوانات الضغط العالي. كلما زاد تركيز NO ، كلما كان صافي FiO2 الذي يعطى للمريض إذا لم يتم إضافة O2 تكميلي إلى الخليط. يجب النظر في هذا التفاعل بين تركيز NO و FiO2 ، خاصة عندما يتم إعطاء NO لمريض نقص الأكز بالفعل ، أو أثناء تقييم فعالية NO من حيث تحسين الأكسجين. قد يتم الحد من الزيادة الناتجة SpO2 إذا لم يتم الحفاظ على FiO2 ثابت أثناء إدارة NO. الأهم من ذلك، إذا لم يتم إعطاء O2 التكميلية، يمكن أن يتم إنشاء خليط hypoxic عن طريق خلط جرعة عالية NO والهواء.

لا لديه ملف السلامة مواتية للغاية. الجزيء قصيرة جدا نصف العمر يحد من الآثار السلبية المحتملة القليلة. الميثيموجلوبينيميا هو التهديد الأكثر أهمية، لا سيما في وضع التعرض جرعة عالية لفترات طويلة بسبب التي ينبغي دائما رصد مستويات ميتهب عن كثب. يتم تشكيل MetHb في الدم عند التنفس NO عن طريق أكسدة الحديد الموجود في الهيموغلوبين المتداول. يمكن الحصول على القياسات من خلال فحص الدم السريع أو غير الغازية من خلال رصد SpMet ٪ . مستويات تصل إلى 10٪ وعادة ما تكون جيدة التحمل في مواضيع صحية24. نادرا ما يحدث التدهور في الديناميكية الدموية بعد عدم استنشاقه. ارتفاع ضغط الدم الرئوي انتعاش هو خطر آخر محتمل إذا توقف فجأة الإدارة المطولة من NO25. يمكن تعديل الجهاز لعينة من تركيزات الغاز إذا لزم الأمر. يمكن وضع وصول أخذ العينات NO/NO2 (موصل مستقيم مقاس 15 مم مع منفذ) في الطرف الملهم، قبل قطعة Y. في هذه الحالة، لإضافة O2 بأمان إلى المزيج، يجب وضع موصل مستقيم إضافي مقاس 15 مم مع منفذ في المنبع واستخدامه كمدخل أكسجين. ومع ذلك، فإن رصد تركيزات الغاز المستوحاة من NO و NO 2 ليس ممكناسريريا على الأرجح بسبب الصعوبات التقنية والحاجة إلى معدات مخصصة لقياس مستويات جزء في المليون من هذه الغازات بجانب السرير. على الرغم من استخدام نفس الخزان، قد تحدث اختلافات طفيفة في التركيز المدار، مقارنة بتلك التي تم الإبلاغ عنها في الجدول 1،استنادا إلى التهوية الدقيقة للمريض. بالإضافة إلى ذلك، لا تسمح مقاييس الروتامتر القياسية للغاز (0-15 لتر/دقيقة مع تعويم كرة من الفولاذ المقاوم للصدأ) بزيادات أصغر من 0.5 لتر. ومن شأن توافر مقاييس التدفق الرقمية عالية الدقة، المشابهة لتلك الخاصة بالإعداد المبين في الجدول 1،أن يزيد من دقة الجرعة التي تدار.

وتشمل القيود المفروضة على المنهجية الموصوفة أساسا البيانات النادرة المتاحة حاليا عن الاستخدام البشري للجهاز المقترح. على الرغم من أن أداء مقنع في التجارب مقاعد البدلاء واختبار على المتطوعين والمرضى17, حتى الآن, وتستند البيانات على الخبرة تقتصر على مركز واحد16. يجب على المشغلين الانخراط في استخدام هذا النظام الجديد وإدارة جرعة عالية NO فقط إذا كان من ذوي الخبرة بالفعل في استخدام العلاج بالغاز NO لعلاج المرضى الذين يعانون من أمراض خطيرة. واعتمادا على السياسة والاتفاقات المؤسسية المحلية السارية، قد يكون من الصعب الحصول على خزانات أو مصادر غاز أخرى خالية من الغاز واستخدامها كمصادر غاز قابلة للتعديل بحرية، خارج نطاق القيود التي تفرضها أجهزة التسليم المتاحة حاليا في السوق. NO هو الأوعية الذاتية المنتجة26. يتم اعتماد إدارتها كعلاج بالغاز حاليا من قبل إدارة الغذاء والدواء الأمريكية "لعلاج حديثي الولادة على المدى القريب مع فشل الجهاز التنفسي نقص الأكز المرتبط بالأدلة السريرية أو صدى القلب لارتفاع ضغط الدم الرئوي"27. ومع ذلك، NO يستخدم أيضا بشكل روتيني في البالغين لاختبار الأوعية الدموية الرئوية28 والعلاج الإنقاذ في مرضى نقص الأكزيمي الذين يعانون من ارتفاع ضغط الدم الرئوي أو بدون2،29،30،31. سلامة وتحمل تركيز عال (160 جزء في المليون) من NO وقد تم الإبلاغ باستمرار في الدراسات التي تتناول آثار المخدرات virucidal, مبيد للجراثيم, ومبيد الفطريات5,6,7,27. لإدارة جرعة عالية NO لأغراض البحث، تم طلب موافقة IRB وحصل على14،18،19،32.

حتى الآن، تعتمد إدارة NO المستنشقة بشكل رئيسي على خزانات الغاز والآلات الضخمة المرتبطة بها. عادة ما يتم تصميم أجهزة التوصيل المستندة إلى الخزان لإدارة تركيزات غاز NO حتى 80 ppm. توفر الأنظمة المتاحة تجاريا قدرات قائمة على البرامج لتقديم كمية قابلة للتعديل من NO استنادا إلى إجمالي تدفق الغاز الذي يتم توفيره للمريض والتركيز المطلوب بدون. لا يمكن أن يكون استنشاق مستمر أو متزامنة مع إلهام المريض. قياس تركيزات NO و NO2 و O2 من خلال خلية استشعار كهروكيميائية ممكن دائما. قد توفر هذه الأجهزة باهظة الثمن مزايا تقنية ومزايا السلامة مقارنة بالبناء المقترح. ومع ذلك ، فهي مكلفة ونادرا ما تكون موجودة في أكثر من عدد قليل من الوحدات ، وتستخدم عادة داخل وحدات الحقن المجهري المختارة في المرضى الذين تم تنبيبهم. ونتيجة لذلك، فإن توافر العلاج بدون علاج للمرضى خارج وحدة العناية المركزة محدود للغاية، حتى في المؤسسات الكبيرة. وعلاوة على ذلك، فإن غالبية الأجهزة التي يتم تسويقها حاليا لا تسمح بالإدارة خارج التسمية لتركيزات أعلى من 80 جزء في المليون. وليس من المستغرب، عن طريق الأجهزة المتاحة حاليا، أنه من المستحيل تقريبا إعطاء NO بتركيزات عالية على نطاق واسع في بيئة محدودة الموارد، مثل تلك التي تفرضها موجة من المرضى ونقص في الإمدادات الطبية. وفي ظل هذه الظروف، فإن الحاجة إلى جهاز بسيط وغير مكلف، ولكنه آمن ومفتوح المصدر، لإدارة هذا العلاج الذي يحتمل أن يكون مفيدا أمر بالغ الأهمية.

قد يتم تنفيذ هذا النظام في المستقبل من قبل المزيد من المحققين والأطباء لإدارة NO بأمان وموثوقية بطريقة قابلة للاستنساخ في COVID-19 وحالات الأمراض الأخرى التي قد لا تكون خصائص مفيدة لها. في المنهجية الموصوفة ، يكون مصدر NO عادة خزان غاز قياسي. ويمكن تكييف مصادر أخرى لا لاستخدامها مع هذا النظام التسليم، بما في ذلك الأجهزة tankless والمولدات.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

L.B يتلقى دعم الراتب من K23 HL128882/NHLBI NIH كمحقق رئيسي لعمله على انحلال الهيمونيس وأكسيد النيتريك. L.B يتلقى التكنولوجيات والأجهزة من iNO Therapeutics LLC، براكسير شركة، ماسيمو كورب L.B يتلقى منحة من iNO Therapeutics LLC. وأبلغت مؤسسة البحوث الألمانية (A.F. وL.T. عن أموال من مؤسسة البحوث الألمانية 2429/1-1)؛ TR1642/1-1. WMZ يتلقى منحة من NHLBI B-BIC/NCAI (#U54HL119145)، وهو عضو في المجلس الاستشاري العلمي لشركة القطب الثالث، التي لديها براءات اختراع مرخصة على توليد الكهرباء لا من MGH. جميع المؤلفين الآخرين ليس لديهم ما يعلنون عنه.

Acknowledgments

تم دعم هذه الدراسة من قبل كرسي الوقف ريجنالد جيني في كلية الطب بجامعة هارفارد إلى L.B.، من قبل L.B. صناديق Sundry في MGH، وصناديق المختبر من مركز التخدير لأبحاث الرعاية الحرجة من قسم التخدير والرعاية الحرجة وطب الألم في 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

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

Tags

الطب، العدد 171، أكسيد النيتريك، الرعاية الحرجة، الأمراض الرئوية، الغاز الطبي، COVID-19، سارس-CoV-2، الالتهاب الرئوي الفيروسي، انتقال الأمراض المعدية، العاملين في مجال الرعاية الصحية
نظام قناع استنشاق جديد لتقديم تركيزات عالية من غاز أكسيد النيتريك في مواضيع التنفس التلقائي
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Pinciroli, R., Traeger, L.,… More

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).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter