Un nuovo sistema di maschere per inalazione per fornire alte concentrazioni di gas ossido nitrico in soggetti che respirano spontaneamente
Summary
Questo dispositivo di sistema semplice e altamente adattabile per l’inalazione di gas di ossido nitrico (NO) ad alta concentrazione non richiede ventilatori meccanici, pressione positiva o flussi di gas elevati. I materiali di consumo medici standard e una maschera aderente vengono utilizzati per fornire in modo sicuro NESSUN gas ai soggetti che respirano spontaneamente.
Abstract
L’ossido nitrico (NO) viene somministrato come gas per inalazione per indurre una vasodilatazione polmonare selettiva. È una terapia sicura, con pochi rischi potenziali anche se somministrata ad alta concentrazione. Il gas NO inalato viene regolarmente utilizzato per aumentare l’ossigenazione sistemica in diverse condizioni di malattia. La somministrazione di alte concentrazioni di NO esercita anche un effetto virucida in vitro. Grazie ai suoi profili farmacodinamici e di sicurezza favorevoli, alla familiarità nel suo utilizzo da parte dei fornitori di cure critiche e al potenziale per un effetto virucida diretto, l’NO è clinicamente utilizzato nei pazienti con malattia da coronavirus-2019 (COVID-19). Tuttavia, nessun dispositivo è attualmente disponibile per somministrare facilmente NO inalato a concentrazioni superiori a 80 parti per milione (ppm) a varie frazioni di ossigeno inspirato, senza la necessità di attrezzature dedicate, pesanti e costose. Lo sviluppo di una soluzione affidabile, sicura, economica, leggera e priva di ventilatori è fondamentale, in particolare per il trattamento precoce di pazienti non intubati al di fuori dell’unità di terapia intensiva (ICU) e in uno scenario di risorse limitate. Per superare tale barriera, è stato sviluppato un semplice sistema per la somministrazione non invasiva di gas NO fino a 250 ppm utilizzando materiali di consumo standard e una camera di scavenging. Il metodo si è dimostrato sicuro e affidabile nel fornire una concentrazione di NO specificata limitando i livelli di biossido di azoto. Questo documento mira a fornire a medici e ricercatori le informazioni necessarie su come assemblare o adattare tale sistema per scopi di ricerca o uso clinico in COVID-19 o altre malattie in cui NESSUNA somministrazione potrebbe essere utile.
Introduction
LA TERAPIA INALATORIA NO viene regolarmente utilizzata come trattamento salvavita in diversi contesti clinici1,2,3. Oltre al suo ben noto effetto vasodilatatore polmonare4,NO mostra un ampio effetto antimicrobico contro i batteri5,virus6e funghi7,in particolare se somministrato ad alte concentrazioni (>100 ppm). 8 Durante l’epidemia di sindrome respiratoria acuta grave (SARS) del 2003, NO ha mostrato una potente attività antivirale in vitro e ha dimostrato efficacia terapeutica in pazienti infetti da SARS-Coronavirus (SARS-CoV)9,10. Il ceppo del 2003 è strutturalmente simile al SARS-Cov-2, l’agente patogeno responsabile dell’attuale pandemia di Coronavirus Disease-2019 (COVID-19)11. Sono in corso tre studi clinici randomizzati controllati in pazienti con COVID-19 per determinare i potenziali benefici della respirazione di gas NO ad alta concentrazione per migliorare i risultati12,13,14. In un quarto studio in corso, l’inalazione profilattica di alte concentrazioni di NO viene studiata come misura preventiva contro lo sviluppo di COVID-19 negli operatori sanitari esposti a pazienti SARS-CoV-2-positivi15.
Lo sviluppo di un trattamento efficace e sicuro per COVID-19 è una priorità per la comunità sanitaria e scientifica. Per studiare la somministrazione di gas NO a dosi > 80 ppm in pazienti non intubati e operatori sanitari volontari, è diventata evidente la necessità di sviluppare un sistema non invasivo sicuro e affidabile. Questa tecnica ha lo scopo di somministrare alte concentrazioni di NO a diverse frazioni di ossigeno inspirato (FiO2)a soggetti che respirano spontaneamente. La metodologia qui descritta è attualmente in uso a fini di ricerca in pazienti covid-19 che respirano spontaneamente presso il Massachusetts General Hospital (MGH)16,17. Seguendo le linee guida del comitato etico di ricerca umana di MGH, il sistema proposto è attualmente in uso per condurre una serie di studi randomizzati controllati per studiare i seguenti effetti di alte concentrazioni di gas NO. In primo luogo, l’effetto di 160 ppm di gas NO è in fase di studio in soggetti non intubati con COVID-19 lieve-moderato, ammessi al Pronto Soccorso (Protocollo IRB #2020P001036)14 o come pazienti ricoverati (Protocollo IRB #2020P000786)18. In secondo luogo, il ruolo dell’NO ad alte dosi viene esaminato per prevenire l’infezione da SARS-CoV-2 e lo sviluppo dei sintomi di COVID-19 negli operatori sanitari abitualmente esposti a pazienti positivi al SARS-CoV-2 (Protocollo IRB # 2020P000831)19.
Questo semplice dispositivo può essere assemblato con materiali di consumo standard utilizzati abitualmente per la terapia respiratoria. L’apparecchio proposto è progettato per fornire in modo non invasivo una miscela di gas NO, aria medica e ossigeno (O2). L’inalazione di biossido di azoto (NO2) è ridotta al minimo per ridurre il rischio di tossicità delle vie aeree. L’attuale soglia di sicurezza NO2 fissata dall’American Conference of Governmental Industrial Hygienists è di 3 ppm su una media ponderata nel tempo di 8 ore e 5 ppm è il limite di esposizione a breve termine. Al contrario, l’Istituto nazionale per la sicurezza e la salute sul lavoro raccomanda 1 ppm come limite di esposizione a breve termine20. Dato il crescente interesse per la terapia con gas NO ad alte dosi, il presente rapporto fornisce la descrizione necessaria di questo nuovo dispositivo. Spiega come assemblare i suoi componenti per fornire un’alta concentrazione di NO per scopi di ricerca.
Protocol
Representative Results
Discussion
Dato il crescente interesse per la terapia con gas NO per i pazienti non intubati, compresi quelli conCOVID-19 8,il presente rapporto descrive un nuovo dispositivo personalizzato e come assemblare i suoi componenti per fornire NO a concentrazioni fino a 250 ppm. Il sistema proposto è costruito con materiali di consumo economici e fornisce in modo sicuro una concentrazione riproducibile di gas NO nei pazienti che respirano spontaneamente. La facilità di assemblaggio e utilizzo, insieme ai dati di…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo studio è stato supportato dalla Reginald Jenney Endowment Chair presso la Harvard Medical School to L.B., da L.B. Sundry Funds presso MGH e dai fondi di laboratorio del Centro di anestesia per la ricerca in terapia intensiva del Dipartimento di anestesia, terapia intensiva e medicina del dolore presso 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
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