نظام قناع استنشاق جديد لتقديم تركيزات عالية من غاز أكسيد النيتريك في مواضيع التنفس التلقائي
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.
Protocol
Representative Results
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 م…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
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
| 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 |
Referências
- 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. Inhaled nitric oxide. British Journal of Pharmacology. 176 (2), 246-255 (2019).
- 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. Clinical applications of nitric oxide. Chest. 110 (2), 506-524 (1996).
- . Nitric oxide gas inhalation in Severe Acute Respiratory Syndrome in COVID-19 Available from: https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT04306393 (2020)
