Waiting
Login processing...

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

Medicine

Новая система ингаляционных масок для доставки высоких концентраций газа оксида азота у спонтанно дышащих субъектов

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

Это простое и легко адаптируемое системное устройство для вдыхания высокой концентрации оксида азота (NO) не требует механических вентиляторов, положительного давления или высоких газовых потоков. Стандартные медицинские расходные материалы и плотно прилегающая маска используются для безопасной доставки ГАЗА NO к спонтанно дышащим субъектам.

Abstract

Оксид азота (NO) вводится в виде газа для ингаляции, чтобы вызвать селективную легочную вазодилатацию. Это безопасная терапия с небольшими потенциальными рисками, даже если ее назначать в высокой концентрации. Вдыхаемый газ NO обычно используется для увеличения системной оксигенации при различных заболеваниях. Введение высоких концентраций NO также оказывает вирулицидное действие in vitro. Благодаря благоприятным фармакодинамическим профилям и профилям безопасности, знакомству с его использованием поставщиками интенсивной терапии и потенциалу прямого вирулицидного эффекта, NO клинически используется у пациентов с коронавирусной болезнью-2019 (COVID-19). Тем не менее, в настоящее время нет устройства для легкого введения ингаляционного NO в концентрациях выше 80 частей на миллион (ppm) при различных фракциях вдыхаемого кислорода без необходимости в специальном, тяжелом и дорогостоящем оборудовании. Разработка надежного, безопасного, недорогого, легкого и без вентилятора решения имеет решающее значение, особенно для раннего лечения неинтубированных пациентов за пределами отделения интенсивной терапии (ОИТ) и в сценарии с ограниченными ресурсами. Для преодоления такого барьера была разработана простая система неинвазивного введения газа NO до 250 ppm с использованием стандартных расходных материалов и камеры для очистки. Метод доказал свою безопасность и надежность при обеспечении заданной концентрации NO при ограничении уровней диоксида азота. Эта статья направлена на то, чтобы предоставить клиницистам и исследователям необходимую информацию о том, как собрать или адаптировать такую систему для исследовательских целей или клинического использования при COVID-19 или других заболеваниях, при которых введение NO может быть полезным.

Introduction

Ингаляционная терапия NO регулярно используется в качестве спасительного лечения в нескольких клинических условиях1,2,3. В дополнение к его хорошо известному легочному сосудорасширяющей эффекту4,NO проявляет широкий антимикробный эффект против бактерий5,вирусов6и грибков7,особенно при введении в высоких концентрациях (>100 ppm). 8 Во время вспышки тяжелого острого респираторного синдрома (ТОРС) в 2003 году NO показал мощную противовирусную активность in vitro и продемонстрировал терапевтическую эффективность у пациентов, инфицированных SARS-коронавирусом (SARS-CoV)9,10. Штамм 2003 года структурно похож на SARS-Cov-2, патоген, ответственный за текущую пандемию коронавирусной болезни-2019 (COVID-19)11. Три рандомизированных контролируемых клинических испытания продолжаются у пациентов с COVID-19 для определения потенциальных преимуществ дыхания высокой концентрацией газа NO для улучшения результатов12,13,14. В четвертом продолжающемся исследовании профилактическое вдыхание высоких концентраций NO исследуется в качестве профилактической меры против развития COVID-19 у медицинских работников, подвергшихся воздействию SARS-CoV-2-положительных пациентов15.

Разработка эффективного и безопасного лечения COVID-19 является приоритетом для медицинского и научного сообществ. Для исследования введения газа NO в дозах > 80 ppm у неинтубированных пациентов и добровольных медицинских работников стала очевидной необходимость разработки безопасной и надежной неинвазивной системы. Этот метод направлен на введение высоких концентраций NO при различных фракциях вдыхаемого кислорода (FiO2)спонтанно дышащим субъектам. Методология, описанная здесь, в настоящее время используется в исследовательских целях у спонтанно дышащих пациентов с COVID-19 в Массачусетской больнице общего профиля (MGH)16,17. Следуя руководящим принципам комитета по этике исследований человека MGH, предлагаемая система в настоящее время используется для проведения серии рандомизированных контролируемых испытаний для изучения следующих эффектов высоких концентраций газа NO. Во-первых, эффект 160 ppm NO газа изучается у неинтубированных субъектов с легкой и умеренной формой COVID-19, поступивших либо в отделение неотложной помощи (IRB Protocol #2020P001036)14, либо в качестве стационарных пациентов (IRB Protocol #2020P000786)18. Во-вторых, изучается роль высоких доз НО в предотвращении инфекции SARS-CoV-2 и развития симптомов COVID-19 у медицинских работников, регулярно подвергающихся воздействию SARS-CoV-2-положительных пациентов (протокол IRB No 2020P000831)19.

Это простое устройство может быть собрано со стандартными расходными материалами, обычно используемыми для респираторной терапии. Предлагаемый аппарат предназначен для неинвазивной доставки смеси no gas, медицинского воздуха и кислорода (O2). Вдыхание диоксида азота (NO2)сведено к минимуму для снижения риска токсичности для дыхательных путей. Текущий порог безопасности NO2, установленный Американской конференцией правительственных промышленных гигиенистов, составляет 3 ppm при среднем значении 8-часового времени, а 5 ppm - это предел краткосрочного воздействия. И наоборот, Национальный институт безопасности и гигиены труда рекомендует 1 ppm в качестве краткосрочного предела воздействия20. Учитывая растущий интерес к высокодозной газовой терапии NO, в настоящем докладе приводится необходимое описание этого нового устройства. В нем объясняется, как собрать его компоненты для обеспечения высокой концентрации NO для исследовательских целей.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

ПРИМЕЧАНИЕ: Смотрите Таблицу материалов для материалов, необходимых для сборки системы доставки. Источники медицинского воздуха, O2и газов NO также должны быть доступны на месте. Устройство было разработано для использования в исследовательских протоколах, которые прошли тщательную проверку местным Советом по институциональному обзору (IRB). Ни при каких обстоятельствах поставщики не должны действовать исключительно на основе указаний, включенных в эту рукопись, собирая и используя это устройство без предварительного соответствующего институционального одобрения регулирующих органов. Начиная с проксимального конца устройства, соберите детали в следующем порядке(рисунок 1).

1. Построение интерфейса пациента

  1. Возьмите плотно облегающую, стандартную, неинвазивную вентиляционную маску для лица соответствующего размера для субъекта.
  2. Подключите встроенный локтевой порт маски к высокоэффективной фильтрации твердых частиц (высокогидрофобный бактериальный/вирусный фильтр, класс HEPA 13) через наружный диаметр 22 мм (O.D.) разъем внутреннего диаметра /15 мм (I.D.).
  3. (Необязательно) Чтобы облегчить движение субъекта и снизить риск отключения, добавьте гибкий разъем для эндотрахеальной или трахеостомийной трубки 15 мм O.D./15 мм I.D. (длина 5 см-6,5 см) для эндотрахеальной или трахеостомийной трубки между интерфейсом маски и фильтром HEPA.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Приложите все усилия, чтобы избежать утечки интерфейса маски. «Терпеливый конец» устройства также может состоять из мундштука. В такой конфигурации необходимо добавить зажим для носа.

2. Сборка Y-фигуры и подготовка источника питания O2

  1. Возьмите разъем от 22 мм до 22 мм и 15 F Y с портами 7,6 мм. Создайте выдох и вдоховые конечности контура на двух дистальных концах Y-образной части с помощью двух односторонних клапанов с противоположным чувством, низким сопротивлением, 22 мм мужских / женских.
    1. Конечность выдоха: На одном конце Y-образной части поместите односторонний соединитель клапана, обеспечивающий только проксимальный и дистальный поток (стрелка, указывающая вниз).
    2. Вдоховая конечность: На другом конце Y-образной части подключите односторонний клапан, обеспечивающий только дистальный и проксимальный поток (стрелка, указывающая вверх).
  2. Подключите проксимальный конец Y к фильтру HEPA.
  3. Используя стандартные, устойчивые к излому, виниловые газовые трубки с универсальными адаптерами на обоих концах, подключите источник O2 к вдоховной конечности Y-piece. Выбирайте трубки соответствующей длины с учетом расстояния между пациентом и источником газа.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Разъем Y-образной детали должен иметь отверстие для отбора проб на вдоховой ветке. Если нет, то для питания O2необходимо использовать дополнительный прямой разъем с портом для отбора проб.

3. Строительство и крепление камеры для мусора

  1. Подключите силиконовую резину размером 22 мм x 22 мм, гибкий соединительный адаптер к проксимальному концу камеры мусорщика (внутренний диаметр = 60 мм, внутренняя длина = 53 мм, объем = 150 мл), содержащий 100 г гидроксида кальция (Ca(OH)2).
  2. Прикрепите гибкую гофрированную трубку 15 мм O.D. x 22 мм O.D./15 мм I.D., 5 см-6,5 см, гибкую гофрированную трубку.
  3. Подключите еще один силиконовый каучук размером 22 мм x 22 мм, гибкий адаптер разъема к дистальному концу мусорщика.
  4. Добавьте камеру для сбора мусора и трубку в узел вдоха Y-го куска с помощью двухступенчатого адаптера диаметром 15-22 мм.

4. Строительство и присоединение системы резервуаров NO

  1. Соберите 3-l без латексного дыхательного резервуара и коленный разъем вентилятора 90° без портов (22 мм ID x 22 мм).
  2. Подключите другой конец колена к центральному отверстию аэрозольной Т-фигуры (горизонтальные порты 22 мм O.D., вертикальный порт 11 мм I.D./22 мм O.D.).
  3. Прикрепите Т-деталь к дистальному концу камеры для мусора, продвигая ее до тех пор, пока она плотно не прилегает к силиконово-резиновой коннектору.

5. Построение СИСТЕМЫ ПОДАЧИ NO и медицинского воздуха

  1. Постройте систему подачи газа NO/air, подключив два последовательных разъема O.D. x 15 мм I.D./22 мм O.D. с отверстиями для отбора проб 7,6 мм и откидными крышками.
    ПРИМЕЧАНИЕ: После снятия колпачков доступы для отбора проб будут функционировать как впускные отверстия для газа.
  2. На дистальном конце системы подачи воздуха NO/air прикрепите еще один односторонний вдоховый клапан (стрелка, направленная вверх).
  3. На проксимальном конце системы подачи воздуха NO/air подключите двухступенчатый адаптер 15/22 мм.
  4. Подключите проксимальный двухступенчатый адаптер к оставшемуся свободному входу зеленого Т-куска из системы резервуаров NO.

6. Присоедините воздушные и NO газовые потоки с помощью стандартных, устойчивых к излому, звездчатых виниловых кислородных газовых трубок для следующих этапов.

  1. Подключите медицинский воздух к самому дистальному входяя газа.
  2. Подключите газ NO из медицинского резервуара NO 800 ppm (алюминиевые баллоны размера AQ, содержащие 2239 л 800 ppm газа NO при стандартной температуре и давлении, сбалансированные азотом; поставляемый объем 2197 л) к следующему порту вниз по потоку.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Трубки должны иметь соответствующую длину, чтобы комфортно достигать источников газов. В качестве источников газа могут использоваться различные резервуары или генераторы NO.

7. Использование в спонтанно дышащих предметах

  1. Установите поток воздуха, O2и NO газа в соответствии с желаемой концентрацией FiO2 и NO.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Рекомендуемые скорости потока для введения NO при 80, 160 или 250 ppm перечислены в таблице 1 (применимо только к цилиндрам 800 ppm).
  2. Поместите плотно прилегающую маску на лицо пациента, аналогично неинвазивной настройке интерфейса вентиляции.
  3. Начните сеанс ингаляции на нужную продолжительность.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

33-летний респираторный терапевт, работающий в отделении интенсивной терапии в MGH во время всплеска приема в ОИТ по COVID-19, вызвался получить NO в рамках испытания с участием медицинских работников15,19лет. В исследовании проверялась эффективность 160 ppm NO в качестве вирулицидного агента, тем самым предотвращая возникновение заболеваний в легких с риском вирусного загрязнения. Первый сеанс ингаляционной профилактики вводили перед началом смены через описанный аппарат в течение 15 мин. Для исследовательских целей непрерывно измеряли концентрации ингаляционных NO, NO2иO2. Газ NO вводили со скоростью 3,5 л/мин из бензобака 800 ppm и смешивали с воздухом со скоростью потока 15 л/мин и расходом O2 1 л/мин для поддержания FiO2 на уровне 21%.

Результирующая концентрация NO составила 160 ppm при общей скорости потока газа 19,5 л/мин, измеренной тремя стандартными расходомерами 15 л/мин. Насыщение кислородом (SpO2),метгемоглобин (MetHb) и частота сердечных сокращений постоянно контролировались. SpO2 оставался стабильным на уровне около 97%. MetHb достиг максимума в 2,3% во время введения NO, прежде чем быстро вернуться к базовому значению после приостановки газа. Испытуемый не испытывал никаких побочных эффектов во время или после сеанса. Концентрация NO оставалась стабильной на протяжении всего периода ингаляции. NO2 достиг максимума в 0,77 ppm и, следовательно, был безопасно ниже рекомендуемого порога токсичности. Репрезентативная часть зарегистрированных трассировок сигналов NO и NO2 изображена на рисунке 2.

Figure 1
Рисунок 1:Графическое представление устройства доставки. Отдельные компоненты обозначены на рисунке, как указано в тексте и Таблице материалов. Система состоит из четырех основных частей: интерфейс пациента; Подача Y-шт и кислорода; камера для мусора; и резервуарная система NO и система подачи медицинского воздуха NO. Сокращения: HEPA = высокоэффективный конкретный воздух; NO = оксид азота. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 2
Рисунок 2:Репрезентативное отслеживание концентраций NO и NO2 во время ингаляции NO 160 ppm у здорового медицинского работника. Сокращения: NO = оксид азота; NO2 = диоксид азота; ppm = частей на миллион. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Целевой no (ppm) FiO2 (%) Настройка потока (л/мин) Измеренный NO2 (ppm)
НЕТ О2 Воздух
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

Таблица 1: Настройка потоков NO, O2и воздушных газов. Газ течет для доставки целевых концентраций NO при изменяющихся Концентрациях FiO2,измеренных с помощью симулятора легких в стендовом эксперименте. ПОТОК NO иO2 (в л/мин) были установлены для получения целевой концентрации NO на вдохе (80, 160 и 250 ppm) при желаемом FiO2 (21%, 30%, 40%). В каждой обстановке использовался постоянный расход медицинского воздуха (15 л/мин). Был использован общедоступный баллон NO 800 ppm, сбалансированный азотом. Сокращения: Л/мин: Л в минуту; NO: оксид азота; NO2 = диоксид азота; FiO2: Фракция вдохнуемого кислорода, O2: Кислород; ppm: частей на миллион.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Учитывая растущий интерес к газовой терапии NO для неинтубированных пациентов, в том числе с COVID-198,в настоящем докладе описывается новое пользовательское устройство и способы сборки его компонентов для доставки NO в концентрациях до 250 ppm. Предлагаемая система построена из недорогих расходных материалов и безопасно обеспечивает воспроизводимую концентрацию газа NO у спонтанно дышащих пациентов. Простота сборки и использования вместе с данными о безопасности, опубликованными в других местах16,17,делает эту систему идеальным вариантом осуществления для введения высокой концентрации газа NO при варьирующейся концентрации FiO2 у неинтубированных пациентов. Методология, описанная в настоящем документе, в настоящее время используется в MGH для исследования влияния высоких концентраций NO на лечение или профилактику COVID-1914,18,19. Метод может быть скорректирован на основе локальной доступности конкретных расходных материалов, которые могут отличаться по марке и размеру от описанных здесь. Тем не менее необходимо выполнить несколько важнейших шагов протокола.

Последовательность каждой линии подачи газа, резервуарного мешка и однонаправленных клапанов не должна изменяться по какой-либо причине. Также должен присутствовать фильтр HEPA, особенно в случае любого риска инфицированного рассеивания биоаэрозоля в окружающую среду. Утечки воздуха могут повлиять на доставку соответствующих концентраций NO. Следует проявлять осторожность, чтобы использовать маски для лица соответствующего положения и размера и избегать отключения в любой точке системы. Наличие камеры мусорщика с по меньшей мере заявленным количеством (100 г) Ca(OH)2 также имеет важное значение для предотвращения накопления NO2 и предотвращения образования азотной кислоты при реакции с водой в легких. Поглотитель Ca(OH)2 предназначен для прохождения химической реакции красителя при потреблении, функционируя как индикатор его остаточных абсорбирующих свойств. Чтобы обеспечить эффективность мусорщика в снижении уровней NO2, компонент следует менять, когда две трети канистры изменили цвет. Стендовые испытания показали, что NO2 оставался ниже 1 ppm в течение первых 60 мин и никогда не превышал 1,3 ppm даже после 5 ч воздействия 160 ppm NO17. Сеансы продолжительности более пяти часов, скорее всего, потребуют изменения мусорщика.

В случае, если баллон используется в качестве источника газа NO, необходимо обратить внимание на собственную концентрацию NO в резервуаре, как сообщил завод-изготовитель. Указаны настройки потока NO, воздуха и O2 для стандартного баллона высокого давления NO(таблица 1). Использование баллонов с различными концентрациями газа или альтернативных NO генерирующих устройств21,22,23повлияет на настройки потока, необходимые для доставки газовых смесей с желаемыми концентрациями NO и O2. NO разбавляется азотом в качестве балансового газа в большинстве баллонов высокого давления. Чем выше концентрация NO, тем ниже чистый FiO2, вводимый пациенту, если в смесь не добавляют дополнительный O2. Это взаимодействие между концентрацией NO и FiO2 должно быть рассмотрено, особенно когда NO вводится уже гипоксическому пациенту или при оценке эффективности NO с точки зрения улучшения оксигенации. Результирующее увеличение SpO 2 можетбыть притуплено, если FiO2 не поддерживается постоянным во время введения NO. Важно отметить, что если не вводится дополнительныйО2, гипоксическая смесь потенциально может быть получена путем смешивания высоких доз NO и воздуха.

NO имеет очень благоприятный профиль безопасности. Очень короткий период полураспада молекулы еще больше ограничивает несколько потенциальных побочных эффектов. Метгемоглобинемия является наиболее важной угрозой, особенно в условиях длительного воздействия высоких доз, из-за чего уровни MetHb всегда должны тщательно контролироваться. MetHb образуется в крови при дыхании NO путем окисления железа, присутствующего в циркулируем гемоглобине. Измерения могут быть получены путем быстрого анализа крови или неинвазивно с помощью мониторинга SpMet %. Уровни до 10% обычно хорошо переносятся у здоровых субъектов24. Ухудшение гемодинамики может редко возникать после ингаляции NO. Отскок легочной гипертензии является еще одним возможным риском, если длительное введение NO резко прерывается25. При необходимости устройство может быть модифицировано до концентраций проб газа. Доступ для отбора проб NO/NO2 (15 мм прямой разъем с портом) может быть размещен на ветке вдоха перед Y-образной деталью. В этом случае, чтобы безопасно добавить O2 к примеси, дополнительный 15-миллиметровый прямой разъем с портом должен быть размещен вверх по потоку и использоваться в качестве кислородного входа. Однако мониторинг концентраций водыхаемых газов NO и NO2, скорее всего, не является клинически осуществимым из-за технических трудностей и необходимости в специальном оборудовании для измерения уровней ppm этих газов у постели. Несмотря на использование одного и того же резервуара, могут возникать незначительные изменения в вводимой концентрации по сравнению с теми, о которых сообщается в таблице 1,исходя из минутной вентиляции пациента. Кроме того, стандартные газовые ротаметры (0-15 л/мин с шариковым поплавком из нержавеющей стали) не допускают приращения менее 0,5 л. Наличие высокоточных цифровых расходомеров, аналогичных тем, которые применяются в таблице 1,повысит точность вводимой дозы.

Ограничения описанной методологии в основном включают скудные данные, доступные в настоящее время о предполагаемом использовании устройства человеком. Хотя убедительно выполняются стендовые эксперименты и испытания на добровольцах и пациентах17,на сегодняшний день данные основаны на опыте, ограниченном одним центром16. Операторы должны участвовать в использовании этой новой системы и введении высоких доз NO только в том случае, если уже имеют опыт использования газовой терапии NO для лечения критически больных пациентов. В зависимости от местной институциональной политики и действующих соглашений, резервуары или другие источники газа, не имеющие доступа к газу, могут быть сложными для получения и использования в качестве свободно регулируемых источников газа, за исключением ограничений, налагаемых устройствами доставки, имеющимися в настоящее время на рынке. NO является эндогенно продуцируемым сосудорасширятелем26. Его введение в качестве газовой терапии в настоящее время одобрено Управлением по санитарному надзору за продуктами и лекарствами США «для лечения доношенной и близолетней новорожденных с гипоксической дыхательной недостаточностью, связанной с клиническими или эхокардиографическими доказательствами легочной гипертензии»27. Тем не менее, NO также обычно используется у взрослых для тестирования легочной вазореактивности28 и в качестве спасательной терапии у гипоксемических критически больных пациентов с легочной гипертензией или безнее2,29,30,31. О безопасности и переносимости высокой концентрации (160 ppm) NO постоянно сообщалось в исследованиях, посвященных вирулицидным, бактерицидным и фунгицидным эффектам препарата5,6,7,27. Для введения высоких доз NO в исследовательских целях было запрошено одобрение IRB и получено14,18,19,32.

На сегодняшний день администрирование вдыхаемых NO в основном опирается на газовые баллоны и связанное с ними громоздкое оборудование. Устройства подачи на основе резервуаров обычно предназначены для введения концентрации газа NO до 80 ppm. Коммерчески доступные системы предлагают программные возможности для доставки регулируемого количества NO в зависимости от общего потока газа, предоставляемого пациенту, и желаемой концентрации NO. НИ одна ингаляция не может быть непрерывной или синхронизированной с вдохом пациента. Измерение концентраций NO, NO2 и O2 через электрохимическую ячейку датчика всегда возможно. Такие дорогостоящие устройства могут предложить технические преимущества и преимущества безопасности по сравнению с предлагаемой конструкцией. Тем не менее, они дороги и редко присутствуют в более чем нескольких единицах, обычно используются в отдельных отделениях реанимированной реанимации у интубированных пациентов. В результате доступность NO-терапии для пациентов за пределами ОИТ очень ограничена, даже в крупных учреждениях. Кроме того, большинство продаваемых в настоящее время устройств не допускают введения концентраций выше 80 ppm не по назначению. Неудивительно, что с помощью доступных в настоящее время устройств практически невозможно вводить NO в высоких концентрациях в больших масштабах в условиях ограниченных ресурсов, таких как тот, который обусловлен всплеском пациентов и нехваткой медицинских принадлежностей. В таких обстоятельствах потребность в простом и недорогом, но безопасном и открытом устройстве для введения этой потенциально полезной терапии имеет решающее значение.

Эта система может быть реализована в будущем большим количеством исследователей и клиницистов для безопасного и надежного введения NO воспроизводимым способом при COVID-19 и других болезненных состояниях, для которых свойства NO могут быть полезными. В описанной методологии источником NO обычно является стандартный бензобак. Другие источники NO могут быть адаптированы для использования с этой системой доставки, включая устройства и генераторы без резервуара.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Л.B. получает поддержку заработной платы от K23 HL128882 / NHLBI NIH в качестве главного исследователя своей работы по гемолизу и оксиду азота. L.B. получает технологии и устройства от iNO Therapeutics LLC, Praxair Inc., Masimo Corp. L.B. получает грант от iNO Therapeutics LLC. А.Ф. и Л.Т. сообщили о средствах Германского исследовательского фонда (DFG) F.I. 2429/1-1; ТР1642/1-1. WMZ получает грант от NHLBI B-BIC/NCAI (#U54HL119145), и он входит в научно-консультативный совет Third Pole Inc., который лицензировал патенты на электрическую генерацию NO от MGH. Всем остальным авторам нечего декларировать.

Acknowledgments

Это исследование было поддержано кафедрой эндаумента Реджинальда Дженни в Гарвардской медицинской школе для L.B., L.B. Sundry Funds в MGH и лабораторными фондами Центра анестезии для исследований интенсивной терапии отделения анестезии, интенсивной терапии и медицины боли в 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

Медицина выпуск 171 Оксид азота Реанимационная помощь Легочная болезнь Медицинский газ COVID-19 SARS-CoV-2 Вирусная пневмония Передача инфекционных заболеваний Работники здравоохранения
Новая система ингаляционных масок для доставки высоких концентраций газа оксида азота у спонтанно дышащих субъектов
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