自然呼吸対象における高濃度の一酸化窒素ガスを送達する新規吸入マスクシステム
Summary
高濃度一酸化窒素(NO)ガスの吸入用のこの簡単で、非常に適応性の高いシステム装置は、機械的な人工呼吸器、正圧、または高いガス流を必要としません。標準的な医学の消耗品およびぴったりしたマスクは自然呼吸の被験者に安全にNOガスを渡すために使用される。
Abstract
一酸化窒素(NO)は、選択的な肺血管拡張を誘導するために吸入用のガスとして投与される。これは安全な治療法です, 高濃度で投与された場合でも、いくつかの潜在的なリスクと.吸入NOガスは、異なる疾患条件で全身酸素化を増加させるために日常的に使用される。高濃度NOの投与は、インビトロでの生得効果も発揮する。その有利な薬力学および安全プロファイル、クリティカルケア提供者によるその使用の親しみやすさ、および直接的な生力効果の可能性のために、NOはコロナウイルス病-2019(COVID-19)の患者に臨床的に使用される。それにもかかわらず、現在のところ、専用の重い、高価な機器を必要とせずに、様々なインスピレーションを受けた酸素分率で100万分(ppm)あたり80部(ppm)を超える濃度で吸入NOを簡単に投与できるデバイスはありません。特に集中治療室外の非挿管患者の早期治療や限られた資源シナリオにおいて、信頼性が高く、安全で、安価で軽量で人工呼吸器のないソリューションの開発は非常に重要です。このような障壁を克服するために、標準消耗品と清掃室を使用して、最大250ppmの非侵襲性NOガス管理のための簡単なシステムが開発されました。この方法は、二酸化窒素のレベルを制限しながら、指定されたNO濃度を提供する際に安全で信頼性が証明されています。本論文は、研究目的や、COVID-19や、管理が有益と思われるその他の疾患において、このようなシステムを組み立てるか、または臨床使用に適応させる方法について、臨床医や研究者に必要な情報を提供することを目的としています。
Introduction
NO吸入療法は、定期的にいくつかの臨床設定1、2、3で救命治療として使用されています。そのよく知られている肺血管拡張効果4に加えて、NOは細菌5、ウイルス6、および真菌7に対する広範な抗菌作用を示し、特に高濃度(>100ppm)で投与された場合。8 2003年の重症急性呼吸器症候群(SARS)の流行の間に、NOは、インビトロで強力な抗ウイルス活性を示し、SARS-コロナウイルス(SARS-CoV)9、10に感染した患者において治療効果を実証した。2003株は、SARS-Cov-2に構造的に類似しており、現在のコロナウイルス病-2019(COVID-19)パンデミック11を担う病原体である。3つの無作為化比較臨床試験は、結果12、13、14を改善するために高濃度NOガスを呼吸することの潜在的な利点を決定するためにCOVID-19患者で進行中である。第4の進行中の研究では、高濃度NOの予防吸入は、SARS-CoV-2陽性患者15に曝露された医療提供者におけるCOVID-19の開発に対する予防的手段として検討されている。
COVID-19の効果的かつ安全な治療法の開発は、医療および科学コミュニティにとって優先事項です。非挿管患者およびボランティア医療従事者の80ppm>の用量でのNOガスの投与を調査するために、安全で信頼性の高い非侵襲的システムを開発する必要性が明らかになった。この技術は、自発的に呼吸する被験者に、インスパイアされた酸素の異なる分画(FiO2)で高いNO濃度を投与することを目的としている。ここで説明する方法論は、現在、マサチューセッツ総合病院(MGH)16,17でCOVID-19患者を自発的に呼吸する研究目的で使用されている。MGHの人間研究倫理委員会のガイドラインに従って, 提案されたシステムは、NOガスの高濃度の次の効果を研究するために、一連の無作為化比較試験を実施するために現在使用されています.まず、160ppmNOガスの効果は、軽度中等度のCOVID-19を有する非挿管対象において研究されている、救急部(IRBプロトコル#2020P001036)14または入院患者(IRBプロトコル#2020P000786)18のいずれかとして認められた。第二に、SARS-CoV-2感染を予防し、SARS-CoV-2陽性患者に日常的に曝露する医療提供者におけるCOVID-19症状の発症を防ぐために高用量NOの役割が検討されている(IRBプロトコル#2020P000831)19。
この簡単な装置は呼吸療法のために日常的に使用される標準的な消耗品と組み立てることができる。提案された装置は、非侵襲的に無ガス、医療用空気、および酸素(O2)の混合物を送達するように設計されている。二酸化窒素(NO2)吸入は、気道毒性のリスクを低減するために最小化される。米国政府産業衛生士会議によって設定された現在のNO2 安全閾値は、8時間の時間加重平均を超えて3ppmであり、5ppmは短期的な暴露限界です。逆に、国立労働安全衛生研究所は、暴露の短期的な制限として1 ppmを推奨しています20.高用量NOガス療法への関心の高まりを考えると、本報告書はこの新しい装置の必要な説明を提供する。研究目的で高濃度のNOを提供するために、コンポーネントを組み立てる方法を説明します。
Protocol
Representative Results
Discussion
COVID-198を含む非挿管患者に対するNOガス療法への関心の高まりを考えると、本報告書は、新しいカスタムデバイスと、250ppmの高い濃度でNOを提供するためにその成分を組み立てる方法を説明しています。提案されたシステムは安価な消耗品から造られ、自然呼吸の患者のNOガスの再生可能な集中を安全に提供する。組み立ておよび使用の容易さは、他の場所で公開される安全?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この研究は、ハーバード大学医学部のレジナルド・ジェニー・エンダウメント・チェアからL.B.、MGHのL.B.サンドリー・ファンド、MGHの麻酔・クリティカルケア・ペイン医学部門のクリティカルケア研究センターの実験室資金によって支援されました。
Materials
| 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 |
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