Un nouveau système de masque d’inhalation pour délivrer des concentrations élevées de gaz d’oxyde nitrique chez les sujets respirant spontanément
Summary
Ce dispositif de système simple et hautement adaptable pour l’inhalation de gaz d’oxyde nitrique (NO) à haute concentration ne nécessite pas de ventilateurs mécaniques, de pression positive ou de débits de gaz élevés. Des consommables médicaux standard et un masque ajusté sont utilisés pour délivrer en toute sécurité AUCUN gaz aux sujets qui respirent spontanément.
Abstract
L’oxyde nitrique (NO) est administré sous forme de gaz pour inhalation afin d’induire une vasodilatation pulmonaire sélective. C’est une thérapie sûre, avec peu de risques potentiels, même si elle est administrée à forte concentration. Le gaz NO inhalé est couramment utilisé pour augmenter l’oxygénation systémique dans différentes conditions de la maladie. L’administration de fortes concentrations de NO exerce également un effet virucide in vitro. En raison de ses profils pharmacodynamiques et de sécurité favorables, de la familiarité de son utilisation par les prestataires de soins intensifs et du potentiel d’effet virucide direct, le NO est utilisé cliniquement chez les patients atteints de la maladie à coronavirus-2019 (COVID-19). Néanmoins, aucun dispositif n’est actuellement disponible pour administrer facilement du NO inhalé à des concentrations supérieures à 80 parties par million (ppm) à diverses fractions d’oxygène inspirées, sans avoir besoin d’un équipement dédié, lourd et coûteux. Le développement d’une solution fiable, sûre, peu coûteuse, légère et sans ventilateur est crucial, en particulier pour le traitement précoce des patients non intubés en dehors de l’unité de soins intensifs (USI) et dans un scénario à ressources limitées. Pour surmonter une telle barrière, un système simple pour l’administration non invasive de gaz NO jusqu’à 250 ppm a été développé à l’aide de consommables standard et d’une chambre de récupération. La méthode s’est avérée sûre et fiable pour fournir une concentration de NO spécifiée tout en limitant les niveaux de dioxyde d’azote. Cet article vise à fournir aux cliniciens et aux chercheurs les informations nécessaires sur la façon d’assembler ou d’adapter un tel système à des fins de recherche ou d’utilisation clinique dans covid-19 ou d’autres maladies dans lesquelles AUCUNE administration pourrait être bénéfique.
Introduction
AUCUNE thérapie par inhalation est régulièrement utilisée comme traitement salvateur dans plusieurs contextes cliniques1,2,3. En plus de son effet vasodilatateur pulmonaire bien connu4,le NO présente un large effet antimicrobien contre les bactéries5,les virus6et les champignons7,en particulier s’il est administré à des concentrations élevées (>100 ppm). 8 Au cours de l’éclosion de syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS) de 2003, le NO a montré une activité antivirale puissante in vitro et a démontré une efficacité thérapeutique chez les patients infectés par le coronavirus du SRAS (SARS-CoV)9,10. La souche de 2003 est structurellement similaire au SRAS-Cov-2, l’agent pathogène responsable de la pandémie actuelle de maladie à coronavirus-2019 (COVID-19)11. Trois essais cliniques contrôlés randomisés sont en cours chez des patients atteints de COVID-19 afin de déterminer les avantages potentiels de respirer un gaz NO à forte concentration pour améliorer les résultats12,13,14. Dans une quatrième étude en cours, l’inhalation prophylactique de fortes concentrations de NO est étudiée à titre préventif contre le développement de la COVID-19 chez les prestataires de soins de santé exposés à des patients séropositifs au SRAS-CoV-215.
Le développement d’un traitement efficace et sûr contre la COVID-19 est une priorité pour les communautés des soins de santé et scientifiques. Pour étudier l’administration de gaz NO à des doses > 80 ppm chez des patients non intubés et des travailleurs de la santé volontaires, la nécessité de développer un système non invasif sûr et fiable est devenue évidente. Cette technique vise à administrer des concentrations élevées de NO à différentes fractions d’oxygène inspiré(FiO2)à des sujets respirant spontanément. La méthodologie décrite ici est actuellement utilisée à des fins de recherche chez les patients covid-19 respirant spontanément au Massachusetts General Hospital (MGH)16,17. Conformément aux lignes directrices du comité d’éthique de la recherche sur l’humain de l’HGM, le système proposé est actuellement utilisé pour mener une série d’essais contrôlés randomisés afin d’étudier les effets suivants des concentrations élevées de gaz NO. Tout d’abord, l’effet de 160 ppm de gaz NO est à l’étude chez des sujets non intubés atteints de COVID-19 légère à modérée, admis soit au service des urgences (protocole IRB #2020P001036)14, soit en tant que patients hospitalisés (protocole IRB #2020P000786)18. Deuxièmement, le rôle du NO à forte dose est examiné pour prévenir l’infection par le SRAS-CoV-2 et le développement des symptômes de la COVID-19 chez les fournisseurs de soins de santé régulièrement exposés à des patients positifs au SRAS-CoV-2 (Protocole IRB # 2020P000831)19.
Cet appareil simple peut être assemblé avec des consommables standard couramment utilisés pour la thérapie respiratoire. L’appareil proposé est conçu pour délivrer de manière non invasive un mélange de GAZ NO, d’air médical et d’oxygène (O2). L’inhalation de dioxyde d’azote (NO2)est réduite au minimum pour réduire le risque de toxicité des voies respiratoires. Le seuil de sécurité no2 actuel fixé par l’American Conference of Governmental Industrial Hygienists est de 3 ppm sur une moyenne pondérée dans le temps de 8 heures, et 5 ppm est la limite d’exposition à court terme. Inversement, l’Institut national pour la sécurité et la santé au travail recommande 1 ppm comme limite d’exposition à court terme20. Compte tenu de l’intérêt croissant pour la thérapie par gaz NO à forte dose, le présent rapport fournit la description nécessaire de ce nouveau dispositif. Il explique comment assembler ses composants pour délivrer une forte concentration de NO à des fins de recherche.
Protocol
Representative Results
Discussion
Compte tenu de l’intérêt croissant pour la thérapie au gaz NO chez les patients non intubés, y compris ceux atteints deCOVID-19 8,le présent rapport décrit un nouveau dispositif personnalisé et comment assembler ses composants pour délivrer du NO à des concentrations aussi élevées que 250 ppm. Le système proposé est construit à partir de consommables peu coûteux et fournit en toute sécurité une concentration reproductible de GAZ NO chez les patients respirant spontanément. La f…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Cette étude a été soutenue par la chaire Reginald Jenney Endowment à la Harvard Medical School à L.B., par L.B. Divers Funds à l’HGM et par les fonds de laboratoire du Centre d’anesthésie pour la recherche en soins intensifs du Département d’anesthésie, de soins intensifs et de médecine de la douleur de l’HGM.
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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