Summary
고농도 산화질소(NO) 가스의 흡입을 위한 간단하고 고적응성이 높은 시스템 장치는 기계식 인공호흡기, 양압 또는 높은 가스 흐름을 필요로 하지 않습니다. 표준 의료 소모품과 아늑한 피팅 마스크는 자발적으로 호흡하는 피사체에게 NO 가스를 안전하게 전달하는 데 사용됩니다.
Abstract
산화 질소 (NO)는 선택적 폐 혈관 확장을 유도하기 위해 흡입을위한 가스로 투여된다. 그것은 안전한 치료, 높은 농도에서 관리 하는 경우에 몇 가지 잠재적인 위험. 흡입된 NO 가스는 정기적으로 다른 질병 조건에서 전신 산소화를 증가시키는 데 사용됩니다. NO의 고농도의 투여는 또한 시험관 내의 비루시컬 효과를 발휘한다. 유리한 약동및 안전성 프로파일, 중환자 실용의료원들의 사용에 대한 친숙함, 직접적인 비질 효과의 가능성 으로 인해 NO는 코로나바이러스 질환-2019(COVID-19)를 가진 환자에서 임상적으로 사용됩니다. 그럼에도 불구하고, 현재 전용, 무겁고 비용이 많이 드는 장비없이 다양한 영감 산소 분획에서 백만 (ppm) 당 80 개 이상의 농도로 흡입 된 NO를 쉽게 투여 할 수있는 장치는 없습니다. 신뢰할 수 있고 안전하며 저렴하며 가볍고 인공호흡기가 없는 솔루션의 개발은 특히 중환자실(ICU) 외부의 비삽환자 조기 치료와 제한된 자원 시나리오에서 매우 중요합니다. 이러한 장벽을 극복하기 위해 표준 소모품 및 청소 챔버를 사용하여 최대 250 ppm의 비침습적 NO 가스 투여를 위한 간단한 시스템을 개발했습니다. 이 방법은 이산화질소 수준을 제한하면서 지정된 NO 농도를 제공하는 데 안전하고 신뢰할 수 있는 것으로 입증되었습니다. 이 논문은 임상의와 연구원에게 COVID-19 또는 NO 관리가 도움이 될 수 있는 다른 질병을 연구 목적 또는 임상 용으로 조정하는 방법에 대한 필요한 정보를 제공하는 것을 목표로합니다.
Introduction
NO 흡입 요법은 정기적으로 여러 임상 설정1,2,3에서생명을 구하는 치료로 사용된다. 잘 알려진 폐 혈관 확장제 효과4외에도, NO는 박테리아5,바이러스6및 곰팡이7에대한 광범위한 항균 효과를 표시하며, 특히 고농도(>100 ppm)에서 투여되는 경우. 8 2003년 중증 급성호흡기증후군(SARS) 발병 시, NO는 시험관내에서 강력한 항바이러스 활성을 보였으며 SARS-코로나바이러스(SARS-CoV)9,10에감염된 환자에서 치료 효능을 입증하였다. 2003년 균주는 현재 코로나바이러스 질환-2019(COVID-19)전염병(11)을담당하는 병원균인 SARS-Cov-2와 구조적으로 유사하다. COVID-19 환자에서 3개의 무작위 대조 임상 시험이 진행되어 결과를 향상시키기 위해 고농도 NO 가스를 호흡하는 잠재적 이점을 결정한다12,13,14. 네 번째 진행 연구에서, NO의 고농도의 예방 흡입은 SARS-CoV-2 양성 환자에 노출된 의료 제공자에서 COVID-19의 개발에 대한 예방 조치로 조사되고 있다15.
COVID-19에 대한 효과적이고 안전한 치료의 개발은 의료 및 과학 커뮤니티의 우선 순위입니다. 비삽 환자및 자원 봉사 의료 노동자에 있는 80 ppm> 복용량에 NO 가스의 행정을 조사하기 위하여는, 안전하고 믿을 수 있는 비침범성 시스템을 개발하는 필요가 명백해졌습니다. 이 기술은 영감 산소의 다른 분획에서 높은 NO 농도를 관리하는 것을 목표로 (FiO2)자발적으로 피험자 호흡. 여기에서 기술된 방법론은 현재 매사추세츠 종합 병원 (MGH)16,17에서COVID-19 환자를 자발적으로 호흡하는 연구 목적을 위해 사용중이다. MGH의 인간 연구 윤리 위원회의 지침에 따라, 제안 된 시스템은 현재 NO 가스의 고농도의 다음과 같은 효과를 연구하기 위해 일련의 무작위 통제 시험을 수행하는 데 사용됩니다. 첫째, 160 ppm NO 가스의 효과는 온화한 온건한 COVID-19를 가진 비삽체에서 연구되고, 응급실에서 인정되는 (IRB 프로토콜 #2020P001036)14 또는 입원 환자로 (IRB 프로토콜 #2020P000786)18. 둘째, 고용량 NO의 역할은 SARS-CoV-2 감염을 방지하고 SARS-CoV-2 양성 환자(IRB 프로토콜 # 2020P0000831)에 일상적으로 노출된 의료 서비스 제공자에서 COVID-19 증상의 발병을 방지하기 위해 검토되고있다.
이 간단한 장치는 호흡기 치료에 일상적으로 사용되는 표준 소모품으로 조립 할 수 있습니다. 제안된 장치는 비침습적으로 NO 가스, 의료 공기 및 산소(O2)의혼합물을 제공하도록 설계되었습니다. 이산화질소(NO2)흡입은 기도 독성의 위험을 줄이기 위해 최소화된다. 미국 정부 산업 위생사 회의가 정한 현재 NO2 안전 임계값은 8h 시간 가중치 평균을 초과하는 3ppm이며 5 ppm은 단기 노출 한도입니다. 반대로, 국립 산업 안전 보건 연구소는 노출의 단기 제한으로 1 ppm을권장20. 고용량 NO 가스 치료에 대한 관심이 증가함에 따라, 현재 보고서는이 새로운 장치에 대한 필요한 설명을 제공합니다. 그것은 연구 목적을 위해 NO의 높은 농도를 제공하기 위해 구성 요소를 조립하는 방법을 설명합니다.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
참고: 배달 시스템을 조립하는 데 필요한 재료에 대한 재료 표를 참조하십시오. 구내에서 의료용 공기, O2및 NO 가스도 사용할 수 있어야 합니다. 이 장치는 지역 기관 검토 위원회 (IRB)에 의해 엄격한 검토를 받은 연구 프로토콜에서 조사 사용을 위해 개발되었습니다. 어떠한 경우에도 공급자는 이전에 적절한 제도적 규제 승인을 구하지 않고 이 원고에 포함된 표시를 기반으로 만 작동해서는 안 됩니다. 장치의 근위 쪽 끝에서 시작하여 다음 순서로 조각을 조립합니다(그림1).
1. 환자 인터페이스 구축
- 피사체에 적합한 크기의 안락한 피팅, 표준, 비침습적 환기 면 마스크를 가져 가라.
- 마스크의 내장 된 팔꿈치 포트를 고효율 미립자 공기 (고소수 세균/바이러스 필터, HEPA 클래스 13) 필터22mm 외지 (O.D.)를 통해 연결합니다. /15 mm 내경(I.D.) 커넥터.
- (선택 사항) 피사체의 움직임을 용이하게 하고 단절 위험을 줄이려면 마스크 인터페이스와 HEPA 필터 사이의 내트라큐아또는 기관 절제술 튜브에 15mm O.D. x 22mm O.D./15mm I.D.(길이 5cm-6.5cm)를 추가합니다.
참고: 마스크 인터페이스의 누설을 피하기 위해 모든 노력을 기울이십시오. 장치의 "환자 끝"은 마우스 피스로 구성 될 수 있습니다. 이러한 구성에 코 클립을 추가해야 합니다.
2. Y피스 를 구축하고O2 공급의 준비
- 22mm에서 22mm, 7.6mm 포트가 있는 15F Y피스 커넥터를 이용하십시오. 반대식, 저저항, 22mm 남성/여성, 단방향 밸브를 통해 Y-피스의 두 단부 끝에 회로의 만료 및 호흡할 수 없는 팔다리를 만듭니다.
- 만료 사지: Y피스의 한쪽 끝에는 단방향 밸브 커넥터를 배치하여 근위-단부 흐름만 허용합니다(아래쪽을 가리키는 화살표).
- 피증사지: Y피스의 다른 쪽 끝에는 단방향 밸브를 연결하여 탈구-근동 유동만 허용합니다(위쪽으로 가리키는 화살표).
- Y의 근접 끝을 HEPA 필터에 연결합니다.
- 양끝에 범용 어댑터가 있는 표준, 꼬임 내성 비닐 가스 튜브를 사용하여 O2 소스를 Y-piece의 피망있는 사지에 연결합니다. 환자와 가스의 근원 사이의 거리를 고려하여 적절한 길이의 튜브를 선택합니다.
참고: Y-피스 커넥터에는 피망 사지에 샘플링 포트가 있어야 합니다. 그렇지 않은 경우 샘플링 포트가 있는 추가 직선 커넥터를 사용하여 O2를제공해야 합니다.
3. 청소 챔버를 구축하고 부착
- 22mm x 22mm 실리콘 고무, 유연한 커넥터 어댑터를 스캐벤저 챔버의 근면 단부에 연결합니다(내부 직경 = 60mm, 내부 길이 = 53mm, 부피 = 150mL)는 100g의 칼슘 수산화(Ca)(OH)2)를함유하고 있다.
- 실리콘 고무 어댑터에 15mm O.D. x 22mm O.D./15 mm I.D., 5cm-6.5cm, 유연하고 골판지 튜브를 부착합니다.
- 또 다른 22mm x 22mm 실리콘 고무, 유연한 커넥터 어댑터를 청소부의 단풍 끝에 연결합니다.
- 15mm-22mm 2단계 어댑터를 사용하여 청소 챔버와 튜브 어셈블리를 Y 피스의 피망 사지에 추가합니다.
4. 노 저수지 시스템을 구축하고 부착
- 3-L 라텍스 가없는 호흡 저장고 백과 포트없이 90 ° 인공 호흡기 팔꿈치 커넥터 (22mm ID x 22mm)를 조립합니다.
- 팔꿈치의 다른 쪽 끝을 에어로졸 T피스의 중앙 개구부(수평 포트 22mm O.D., 수직 포트 11mm I.D./22 mm O.D.)에 연결합니다.
- T피스를 청소 챔버의 말단에 부착하여 실리콘 고무 커넥터에 단단히 맞을 때까지 전진합니다.
5. NO 및 의료 공기 공급 시스템 구축
- 7.6mm 샘플링 포트와 플립탑 캡이 있는 2회 연속 15mm O.D. x 15mm I.D./22 mm O.D. 커넥터를 부착하여 NO/공기 가스 공급 시스템을 구축합니다.
참고: 캡을 제거하면 샘플링 액세스가 가스 입구 포트로 작동합니다. - NO/공기 공급 시스템의 단방향 끝에서 다른 단방향 피증 밸브(위쪽을 가리키는 화살표)를 부착합니다.
- NO/공기 공급 시스템의 근접 단부에 15/22mm 2단계 어댑터를 연결합니다.
- 근위 2단계 어댑터를 NO 저장소 시스템에서 그린 T피스의 나머지 무료 입구에 연결합니다.
6. 다음 단계에 대한 표준, 꼬임, 스타 루멘 비닐 산소 가스 튜브를 사용하여 공기 및 NO 가스 흐름 선을 부착합니다.
- 의료 공기를 가장 단면 가스 입구 포트에 연결합니다.
- 800 ppm 의료 급 NO 탱크 (표준 온도 및 압력에서 NO 가스의 800 ppm의 2239 L을 포함하는 크기의 AQ 알루미늄 실린더, 질소와 균형을 이루고, 전달 된 부피 2197 L)에서 다음 포트 다운스트림에 NO 가스를 연결합니다.
참고: 튜브는 가스 의 소스에 편안하게 도달하기에 적절한 길이여야 합니다. NO의 다른 탱크 또는 발전기는 가스의 원천으로 사용할 수 있습니다.
7. 자발적으로 호흡하는 피사체에 사용
- 원하는 FiO2및 아니 농도에 따라 공기, O2 및 NO 가스 흐름을 설정합니다.
참고: 80, 160 또는 250 ppm에서 NO를 관리하기 위한 권장 유량은 표 1에 나열됩니다(800ppm 실린더에만 적용 가능). - 비침습적 환기 인터페이스 설정과 유사한 환자의 얼굴에 꽉 끼는 마스크를 배치합니다.
- 원하는 지속 시간 동안 흡입 세션을 시작합니다.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
COVID-19에 대한 ICU 입학의 급증 동안 MGH에서 ICU에서 일하는 33 세의 호흡기 치료사는 의료 종사자15,19와관련된 시험의 일환으로 NO를받기 위해 자원했다. 시험은 virucidal 에이전트로 NO의 160 ppm의 효험을 시험하여 바이러스성 오염을 위한 위험한 폐에 있는 질병 발생을 방지합니다. 흡입 예방의 첫 번째 세션은 15분 동안 기술된 장치를 통해 교대를 시작하기 전에 투여되었다. 연구 목적으로 흡입된 NO, NO2및O2의 농도가 지속적으로 측정되었습니다. 800 ppm 가스 탱크에서 3.5 L/min에서 가스를 투여하고 15 L/min의 유량과 1 L/min의 O2 유량으로 공기와 혼합하여 FiO2를 21%로 유지하였다.
그 결과 NO 농도는 총 가스 유량 19.5L/min에서 160ppm으로 표준 15 L/min 유량계로 측정되었습니다. 산소 포화도(SpO2),메테모글로빈(MetHb), 및 심박수가 지속적으로 모니터링되었다. SpO2는 약 97%로 안정적으로 유지되었습니다. MetHb는 NO 투여 기간 동안 2.3%로 정점을 찍은 후 가스 정지 시 기준값으로 빠르게 복귀했습니다. 주제는 세션 도중 또는 후에 어떤 부작용도 경험하지 않았습니다. NO 농도는 흡입의 전체 기간 내내 안정되어 있었습니다. NO2는 0.77 ppm에서 정점에 이르렀기 때문에 권장 독성 임계값보다 안전하게 낮았습니다. NO 및 NO2 신호의 기록된 추적의 대표적인 부분이 도 2에묘사된다.
그림 1: 배달 장치의 그래픽 표현. 단일 구성 요소는 텍스트 및 재료 표에명명된 대로 그림에 표시됩니다. 시스템은 4개의 중요한 부분으로 포함됩니다: 환자 인터페이스; Y-피스 및 산소 공급; 청소 챔버; 및 NO 저수지 시스템 및 NO 및 의료 공기 공급 시스템. 약어 : HEPA = 고효율 특정 공기; NO = 산화 질소. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 2: 건강한 의료 종사자의 160 ppm NO 흡입 동안 NO 및 NO2 농도의 대표 추적. 약어: NO = 산화 질소; NO2 = 이산화질소; ppm = 백만 개당 부품. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
| 목표 NO(ppm) | FiO2 (%) | 흐름 설정(L/분) | 측정 NO2 (ppm) | ||
| 아니요 | O2 | 공기 | |||
| 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 | |
표 1: NO, O2및 공기 가스 흐름의 설정. 가스가 흐르면 벤치 실험에서 폐 시뮬레이터로 측정된 다양한 FiO2에서목표 치수 없음 농도를 제공합니다. NO, 및O2 유량(L/min)은 원하는 FiO 2(21%, 30%, 40%)에서 목표 NO 피망 농도(80, 160 및 250 ppm)를 획득하도록 설정하였다. 일정한 의료 용 공기 유량 (15 L/min)은 모든 환경에서 사용되었습니다. 질소와 균형을 이루는 일반적으로 사용 가능한 800 ppm NO 실린더가 사용되었습니다. 약어: L/분: 최소 1분당 L; 아니오: 산화 질소; NO2 = 이산화질소; FiO2: 영감 산소의 분수, O2: 산소; ppm: 백만 개당 부품.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
COVID-198을가진 환자를 포함하여 비 삽관 환자에 대한 NO 가스 치료에 대한 관심이 증가함에 따라, 현재 보고서는 새로운 사용자 정의 장치와 250 ppm의 높은 농도에서 NO를 제공하기 위해 구성 요소를 조립하는 방법을 설명합니다. 제안 된 시스템은 저렴한 소모품으로 구축되며 자발적으로 호흡하는 환자에게 NO 가스의 재현 가능한 농도를 안전하게 제공합니다. 조립 및 사용의 용이성, 다른 곳에서 발표된 안전 데이터와 함께16,17,이 시스템은 비삽 환자에서 다양한 FiO2에서 높은 NO 가스 농도를 투여하기에 이상적인 실시예이다. 본 명세서에 기재된 방법론은 현재 MGH에서 사용 중이며, COVID-1914,18,19를치료하거나 예방하기 위해 고농도의 NO의 효과를 조사하고 있다. 이 방법은 특정 소모품의 로컬 가용성에 따라 조정할 수 있으며, 여기에 설명된 것과 브랜드 및 크기가 다를 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 프로토콜의 몇 가지 중요한 단계를 따라야 합니다.
각 가스 공급 라인, 저수지 백 및 단방향 밸브의 순서는 어떤 이유로든 변경되어서는 안됩니다. HEPA 필터는 특히 감염된 바이오 에어로졸 분산위험이 있는 경우 환경에 분산되어야 합니다. 공기 누출은 적절한 농도 가 없음의 전달에 영향을 미칠 수 있습니다. 적절하게 배치된 크기의 얼굴 마스크를 사용하고 시스템의 어느 시점에서든 연결이 끊어지는 것을 방지하기 위해 주의를 기울여야 합니다. Ca(OH)2의 적어도 보고된 양(100g)을 가진 폐류 챔버의 가용성은 또한 NO2의 축적을 방지하고 폐내의 물과의 반응시 질산 형성을 피하는 데 필수적이다. Ca(OH)2 폐폐기는 잔류 흡수성 특성의 지표로 작용하여 소비 시 화학염료 반응을 받도록 설계되었습니다. NO2 레벨을 줄이는 데 필요한 청소부의 효율성을 보장하기 위해 캐니스터의 3분의 2가 색상을 변경하면 구성 요소를 변경해야 합니다. 벤치 테스트결과 NO2는 첫 60분 동안 1ppm 이하로 유지되었고, 5시간 동안 160ppm NO17에노출된 후에도 1.3ppm을 초과하지 않았습니다. 세션이 5시간 이상 길어질 수 있습니다.
실린더가 NO 가스의 원천으로 사용되는 경우 제조업체가 보고한 대로 탱크의 기본 NO 농도에 주의를 기울여야 합니다. 표준 NO 고압 실린더에 대한 NO, 공기 및 O2 유량 설정이 보고됩니다(표1). 다른 가스 농도를 가진 실린더의 사용, 또는 대체 NO 생성 장치(21,22,23)는원하는 NO 및 O2 농도와 가스 혼합물을 전달하는 데 필요한 흐름 설정에 영향을 미칠 것이다. NO는 대부분의 고압 실린더에서 저울 가스로서 질소로 희석됩니다. NO 농도가 높을수록, 더 낮은 것은 첨가제O2가 혼합물에 첨가되지 않으면 환자에게 투여되는 순 FiO2이다. NO 농도와 FiO2 사이의 이러한 상호 작용은 고려되어야하며, 특히 NO가 이미 저산소 환자에게 투여되거나 산소 화 개선 측면에서 NO의 효능을 평가할 때 특히 고려되어야합니다. FiO2가 관리 되지 않는 동안 일정하게 유지되지 않으면 결과 SpO2 증가가 무디어질 수 있습니다. 중요 한 것은, 어떤 보충 O2 관리 하는 경우, 저 산소 혼합물 잠재적으로 고용량 NO와 공기를 혼합 하 여 생성 될 수 있다.
NO는 매우 유리한 안전 프로필을 가지고 있습니다. 분자의 매우 짧은 반감기는 몇 가지 잠재적인 부작용을 더 제한. Methemoglobinemia는 가장 중요 한 위협, 특히 MetHb 수준 항상 밀접 하 게 모니터링 해야 하기 때문에 장기간 된 고용량 노출의 설정에서. MetHb는 순환 헤모글로빈에 존재하는 철의 산화에 의해 NO를 호흡하는 시 혈액에서 형성된다. 측정은 SpMet % 모니터링을 통해 신속한 혈액 검사 또는 비 침습적으로 얻을 수 있습니다. 최대 10%의 수준은 일반적으로 건강한 과목24에서잘 용납됩니다. 혈역학 적열은 드물게 흡입 후 발생할 수 있습니다. 리바운드 폐 고혈압은 NO의 장기간 투여가 갑자기 중단될 경우 또 다른 가능한위험(25)이다. 필요한 경우 장치를 시료 가스 농도로 수정할 수 있습니다. NO/NO2 샘플링 액세스(포트가 있는 15mm 직선 커넥터)는 Y피스 전에 피망 사지에 배치할 수 있습니다. 이 경우 혼합물에 O2를 안전하게 추가하려면 포트가 있는 15mm 직선 커넥터를 상류에 배치하고 산소 입구로 사용해야 합니다. 그러나 NO와 NO2의 영감 받은 가스 농도를 모니터링하는 것은 기술적 어려움과 침대 옆에서 이러한 가스의 ppm 수준을 측정하기 위한 전용 장비의 필요성 때문에 임상적으로 실현 가능하지 않을 가능성이 큽니까가장 큽니까? 동일한 탱크를 사용에도 불구하고, 환자의 분 환기에 기초하여 표 1에보고된 것과 비교하여 투여 된 농도의 약간의 변화가 발생할 수 있습니다. 또한, 표준 가스 로타미터(스테인리스 스틸 볼 플로트가 있는 0-15 L/min)는 0.5L 보다 작은 증분을 허용하지 않습니다. 표 1에표시된 설정과 유사한 고정밀 디지털 유량계의 가용성은 투여되는 용량의 정밀도를 증가시킬 것입니다.
설명된 방법론의 한계는 주로 제안된 장치의 인간 사용시 현재 사용할 수 있는 부족한 데이터를 포함한다. 현재까지17명의자원봉사자와 환자에 대한 벤치 실험 및 테스트에서 설득력 있게 수행되었지만, 데이터는 단일 센터16으로제한된 경험을 기반으로 합니다. 운영자는 이 새로운 시스템의 사용과 중증 환자를 치료하기 위해 NO 가스 요법을 이미 경험한 경우에만 고용량 NO의 투여에 관여해야 합니다. 현지 기관 정책 및 발효 계약에 따라 탱크 또는 기타 NO 가스 소스는 현재 시장에서 사용할 수 있는 배달 장치에 의해 부과되는 제한 사항 이외에 자유롭게 조정 가능한 가스 원으로 사용하기 어려울 수 있습니다. NO는 내인성으로 생성된 혈관확장제(26)이다. 가스 요법으로 그것의 행정은 현재 미국 식품 의약국에 의해 승인됩니다 "폐 고혈압의 임상 또는 심초음파 증거와 관련되었던 저산소 호흡 부전을 가진 기간 및 단기 신생아의 처리를 위해"27. 그러나, NO는 또한 일상적으로 폐 혈관 반응성 검사(28)를 위해 성인에서 사용되며 폐 고혈압2,29,30,31이있거나 없는 저혈증 중증 환자에서 구조 요법으로 사용된다. NO의 고농도(160ppm)의 안전성 및 내성은 약물의 비루시달, 박액테리시달 및 살균 효과를 해결하는 연구에서 일관되게 보고되어5,6,7,27. 연구 목적을 위해 고용량 NO를 투여하기 위해 IRB 승인을 구하고14,18,19,32를획득하였다.
현재까지 흡입된 NO의 관리는 주로 가스 탱크와 관련 부피가 큰 기계에 의존합니다. 탱크 기반 전달 장치는 일반적으로 최대 80 ppm의 가스 농도를 관리하도록 설계되었습니다. 시판되는 시스템은 환자에게 제공되는 총 가스 흐름및 원하는 NO 농도에 따라 조정 가능한 양의 NO를 제공하는 소프트웨어 기반 기능을 제공합니다. 흡입이 연속되거나 환자의 영감과 동기화될 수 없습니다. 전기화학 센서 셀을 통해 NO, NO2 및 O2 농도를 측정하는 것은 항상 가능합니다. 이러한 고가의 장치는 제안된 건설에 비해 기술적 및 안전상의 이점을 제공할 수 있습니다. 그러나, 그(것)들은 비싸고 몇몇 단위 이상에서 드물게, 삽관된 환자에 있는 선택된 IcUs 안에 일반적으로 이용되고 있습니다. 그 결과, ICU 외부 환자에 대한 NO 치료의 가용성은 큰 기관에서도 매우 제한적입니다. 또한, 현재 판매 된 장치의 대부분은 80 ppm 보다 높은 농도의 오프 라벨 관리를 허용하지 않습니다. 당연히, 현재 사용 가능한 장치를 통해, 환자의 급증과 의료 용품의 부족에 의해 위임되는 것과 같은 제한된 자원 설정에서 대규모로 고농도에서 NO를 투여하는 것은 사실상 불가능하다. 이러한 상황에서, 간단하고 저렴하지만 안전하고 오픈 소스, 이 잠재적으로 유익한 치료의 관리를위한 장치에 대한 필요성이 중요합니다.
이 시스템은 COVID-19 및 NO 속성이 유익할 지도 모르다 그밖 질병 국가에 있는 재현가능한 방법으로 NO를 안전하고 안정적으로 관리하기 위하여 더 많은 조사자와 임상의에 의해 미래에 구현될 수 있습니다. 설명된 방법론에서, NO의 근원은 일반적으로 표준 가스 탱크이다. 탱크리스 장치 및 발전기를 포함한 다른 소스는 이 배달 시스템과 함께 사용할 수 있도록 조정할 수 없습니다.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
L.B. 혈류 및 산화 질소에 대한 그의 작품에 대한 주요 조사자로 K23 HL128882 / NHLBI NIH에서 급여 지원을받습니다. L.B iNO Therapeutics LLC, Praxair Inc., Masimo Corp. L.B로부터 기술 및 장치를 수령하며 iNO Therapeutics LLC로부터 보조금을 받습니다. A.F.와 L.T.는 독일 연구 재단(DFG) F.I. 2429/1-1의 기금을 보고했습니다. TR1642/1-1. WMZ는 NHLBI B-BIC/NCAI(#U54HL119145)로부터 보조금을 받았으며, MGH로부터 전기 NO 세대에 대한 특허를 허가한 제3극의 과학 자문위원회에 소속되어 있습니다. 다른 모든 저자는 선언할 것이 없습니다.
Acknowledgments
이 연구는 하버드 의과 대학의 Reginald Jenney Endowment Chair에 의해 지원되었다 l.B., L.B. MGH에서 Sundry 기금, 그리고 마취학과의 중환자 연구를위한 마취 센터의 실험실 기금에 의해, MGH에서 중환자 치료 및 통증 의학.
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 |
References
- Roberts, I. D., Fineman, J. F., Zapol, W. M. Inhaled nitric oxide and persistent pulmonary hypertension of the newborn. Pneumologie. 52 (4), 239 (1998).
- Rossaint, R., et al. Inhaled nitric oxide for the adult respiratory distress syndrome. New England Journal of Medicine. 328 (6), 399-405 (1993).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Berra, L., et al. Protocol for a randomized controlled trial testing inhaled nitric oxide therapy in spontaneously breathing patients with COVID-19. medRxiv. , (2020).
- Lei, C., et al. Protocol for a randomized controlled trial testing inhaled nitric oxide therapy in spontaneously breathing patients with COVID-19. medRxiv. , (2020).
- Nitric oxide inhalation therapy for COVID-19 infections in the ED. , Available from: https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT04338828 (2020).
- Gianni, S., et al. Nitric oxide gas inhalation to prevent COVID-2019 in healthcare providers. medRxiv. , (2020).
- 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).
- Gianni, S., et al. Ideation and assessment of a nitric oxide delivery system for spontaneously breathing subjects. Nitric Oxide. 104-105, 29-35 (2020).
- Nitric oxide gas inhalation therapy for mild/moderate COVID-19. , Available from: https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT04305457 (2020).
- NO prevention of COVID-19 for healthcare providers. , Available from: https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT04312243?term=Berra&draw=2&rank=7 (2020).
- 1988 OSHA PEL Project-Nitrogen Dioxide|NIOSH|CDC. , Available from: https://www.cdc.gov/niosh/pel88/10102-44.html (2020).
- 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).
- 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).
- 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).
- Cortazzo, J. A., Lichtman, A. D. Methemoglobinemia: A review and recommendations for management. Journal of Cardiothoracic and Vascular Anesthesia. 28 (4), 1043-1047 (2014).
- 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).
- Yu, B., Ichinose, F., Bloch, D. B., Zapol, W. M.
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Mizutani, T., Layon, A. J.
- Nitric oxide gas inhalation in Severe Acute Respiratory Syndrome in COVID-19. , Available from: https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT04306393 (2020).
