Name: a novel inhalation mask system to deliver high concentrations of nitric oxide gas in spontaneously breathing subjects
Uploaded: 2021-05-04T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Novel Inhalation Mask System to Deliver High Concentrations of Nitric Oxide Gas in Spontaneously Breathing Subjects at JoVE.com

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.

NOTA: Vedere la Tabella dei materiali per i materiali necessari per assemblare il sistema di consegna. Fonti di aria medica, O2e NO gas dovrebbero essere disponibili anche in loco. Il dispositivo è stato sviluppato per l'uso investigativo in protocolli di ricerca sottoposti a una rigorosa revisione da parte del locale Institutional Review Board (IRB). In nessun caso i fornitori dovrebbero operare esclusivamente sulla base delle indicazioni incluse in questo manoscritto, assemblando e utilizza...

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	<li>Roberts, I. D., Fineman, J. F., Zapol, W. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inhaled+nitric+oxide+and+persistent+pulmonary+hypertension+of+the+newborn.">Inhaled nitric oxide and persistent pulmonary hypertension of the newborn.</a> Pneumologie. 52 (4), 239 (1998).</li><li>Rossaint, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inhaled+nitric+oxide+for+the+adult+respiratory+distress+syndrome.">Inhaled nitric oxide for the adult respiratory distress syndrome.</a> New England Journal of Medicine. 328 (6), 399-405 (1993).</li><li>Robinson, J. N., Banerjee, R., Landzberg, M. J., Thiet, M. 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Nitric oxide gas inhalation therapy for mild/moderate COVID-19 Available from: <a target="_blank" href="https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT04305457">https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT04305457</a> (2020)</li><li>. NO prevention of COVID-19 for healthcare providers Available from: <a target="_blank" href="https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT04312243?term=Berra&amp;draw=2&amp;rank=7">https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT04312243?term=Berra&amp;draw=2&amp;rank=7</a> (2020)</li><li>. 1988 OSHA PEL Project-Nitrogen Dioxide|NIOSH|CDC Available from: <a target="_blank" href="https://www.cdc.gov/niosh/pel88/10102-44.html">https://www.cdc.gov/niosh/pel88/10102-44.html</a> (2020)</li><li>Yu, B., Zapol, W. 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A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Generation+of+purified+nitric+oxide+from+liquid+N2O4+for+the+treatment+of+pulmonary+hypertension+in+hypoxemic+swine.">Generation of purified nitric oxide from liquid N2O4 for the treatment of pulmonary hypertension in hypoxemic swine.</a> Nitric Oxide - Biology and Chemistry. 37 (1), 66-72 (2014).</li><li>Cortazzo, J. A., Lichtman, A. 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M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inhaled+nitric+oxide.">Inhaled nitric oxide.</a> British Journal of Pharmacology. 176 (2), 246-255 (2019).</li><li>INO Therapeutics. INOMAX - nitric oxide gas. Food and Drug Administration (FDA) Available from: <a target="_blank" href="https://www.accessdata.fda.gov/drugsatfda_docs/label/2013/020845s014lbl.pdf">https://www.accessdata.fda.gov/drugsatfda_docs/label/2013/020845s014lbl.pdf</a> (2013)</li><li>Klinger, J. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Therapy+for+pulmonary+arterial+hypertension+in+adults:+Update+of+the+CHEST+Guideline+and+Expert+Panel+Report.">Therapy for pulmonary arterial hypertension in adults: Update of the CHEST Guideline and Expert Panel Report.</a> Chest. 155 (3), 565-586 (2019).</li><li>Cornfield, D. N., Milla, C. E., Haddad, I. Y., Barbato, J. E., Park, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Safety+of+inhaled+nitric+oxide+after+lung+transplantation.">Safety of inhaled nitric oxide after lung transplantation.</a> Journal of Heart and Lung Transplantation. 22 (8), 903-907 (2003).</li><li>Bhorade, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Response+to+inhaled+nitric+oxide+in+patients+with+acute+right+heart+syndrome.">Response to inhaled nitric oxide in patients with acute right heart syndrome.</a> American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 159 (2), 571-579 (1999).</li><li>Mizutani, T., Layon, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clinical+applications+of+nitric+oxide.">Clinical applications of nitric oxide.</a> Chest. 110 (2), 506-524 (1996).</li><li>. Nitric oxide gas inhalation in Severe Acute Respiratory Syndrome in COVID-19 Available from: <a target="_blank" href="https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT04306393">https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT04306393</a> (2020)</li></ol>

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...

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.

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	<tbody>
		<tr>
			<td>90&#176; ventilator elbow connector without ports 22 mm ID x 22 mm OD</td>
			<td>Teleflex, Wayne, PA, USA</td>
			<td>1641</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aerosol tee connector: horizontal ports 22 mm OD, vertical port 11 mm ID/22 mm OD</td>
			<td>Teleflex, Wayne, PA, USA</td>
			<td>1077</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>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)</td>
			<td>Vyaire Medical Inc., Mettawa, IL, USA</td>
			<td>3215</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High-efficiency particulate air (highly hydrophobic bacterial/viral filter,&#160; HEPA class 13) filter (22 mm ID/15 mm OD x 22 mm OD/15 mm ID connector)</td>
			<td>Teleflex, Wayne, PA, USA</td>
			<td>28012</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Latex-free 3-L breathing reservoir bag</td>
			<td>CareFusion, Yorba Linda, CA, USA</td>
			<td>5063NL</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>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)</td>
			<td>Praxair, Bethlehem PA, USA</td>
			<td>MM NO800NI-AQ</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>One-way valve 22 mm male/female (arrow pointing towards female end)</td>
			<td>Teleflex, Wayne, PA, USA</td>
			<td>1664</td>
			<td>N=2 inspiratory limb (upward arrow)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>One-way valve 22 mm male/female (arrow pointing towards male end)</td>
			<td>Teleflex, Wayne, PA, USA</td>
			<td>1665</td>
			<td>N=1 expiratory limb (downward arrow)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rad-57 Handheld Pulse Oximeter with Rainbow SET Technology</td>
			<td>Masimo Corporation, Irvine, CA, USA</td>
			<td>3736</td>
			<td>Including SpMet Option</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scavenger (ID = 60 mm, internal length = 53 mm, volume = 150 mL) containing 100 g of calcium hydroxide</td>
			<td>Spherasorb, Intersurgical Ltd, Berkshire, UK</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicon rubber flexible connectors 22 mm F x 22 mm F</td>
			<td>Tri-anim Health Services, Dublin, OH, USA</td>
			<td>301-9000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Snug-fit standard face mask of appropriate size</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Star Lumen standard medical grade vynil oxygen tubing with universal connectors</td>
			<td>Teleflex, Morrisville, NC, USA</td>
			<td>1115</td>
			<td>Variable length according to distance from source of gas. 2.1 m length used in protocol</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Straight connector with a 7.6 mm sampling port (15 mm OD x 15 mm ID/22 mm OD)</td>
			<td>Mallinckrodt, Bedminster, NJ, USA</td>
			<td>502041</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Two-step adapter (15 mm to 22 mm)</td>
			<td>Airlife Auburndale, FL, USA</td>
			<td>1824</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Y-piece connector with 7.6 mm ports (22 mm to 22 mm and 15 F)</td>
			<td>Vyaire Medical Inc., Mettawa, IL, USA</td>
			<td>1831</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a novel inhalation mask system to deliver high concentrations of nitric oxide gas in spontaneously breathing subjects

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.

Un terapista respiratorio di 33 anni che lavora presso l'unità di terapia intensiva di MGH durante l'ondata di ricovero in terapia intensiva per COVID-19 si è offerto volontario per ricevere NO come parte dello studio che coinvolge gli operatori sanitari15,19. Lo studio ha testato l'efficacia di 160 ppm di NO come agente virucida, prevenendo così l'insorgenza di malattie nei polmoni a rischio di contaminazione virale. La prima ...

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A Novel Inhalation Mask System to Deliver High Concentrations of Nitric Oxide Gas in Spontaneously Breathing Subjects

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.

Un nuovo sistema di maschere per inalazione per fornire alte concentrazioni di gas ossido nitrico in soggetti che respirano spontaneamente

Nitric Oxide (NO) is administered as gas for inhalation to induce selective pulmonary vasodilation. It is a safe therapy, with few potential risks even if ...

L'ossido nitrico inalato può migliorare l'ossigenazione nei pazienti con grave ipossiemia. Ad alte concentrazioni, l'ossido nitrico mostra ampi effetti antimicrobici. Diversi studi stanno testando l'effetto dell'ossido nitrico su COVID-19.Ad oggi, non esiste un dispositivo disponibile in grado di somministrare ossido nitrico per via inalatoria a concentrazioni superiori a 80 parti per milione senza la necessità di attrezzature pesanti e costose dedicate. Questo dispositivo consentirà di portare ossido nitrico per via inalatoria ad alte dosi al di fuori dell'ambiente ospedaliero. I pazienti con colonizzazione polmonare a causa di batteri multiresistenti, come i pazienti con fibrosi cistica, saranno in grado di beneficiare di questo trattamento.A dimostrare la procedura saranno Stefano Gianni e Bijan Safaee Fakhr, due borsisti di ricerca postdoc del mio laboratorio. Per impostare l'interfaccia paziente, collegare la porta del gomito incorporata di una maschera facciale di ventilazione non invasiva standard aderente delle dimensioni appropriate per il soggetto a un filtro dell'aria antiparticolato ad alta efficienza attraverso il connettore di diametro esterno di 22 millimetri di diametro esterno di 15 millimetri di diametro interno. Per costruire un pezzo a Y, utilizzare due valvole unidirezionali maschio-femmina a bassa resistenza a bassa resistenza da 22 millimetri per creare arti espiratori espiratori sulle due estremità distali di un connettore da 22 millimetri a 22 millimetri e 15 pezzi a Y francesi con porte da 7,6 millimetri.Posizionare il connettore della valvola unità all'arto espiratorio con la freccia rivolta verso il basso per consentire solo un flusso prossimale a distale e posizionare il connettore per l'arto inspiratorio con la freccia rivolta verso l'alto per consentire solo un flusso da distale a prossimale. Quindi utilizzare un adattatore a due fasi da 15 a 22 millimetri per collegare la camera di scavenging e il gruppo di tubi all'arto inspiratorio del pezzo Y. Per preparare la camera di scavenging, collegare un adattatore per connettore flessibile in gomma siliconica da 22 per 22 millimetri all'estremità prossimale di una camera scavenger contenente 100 grammi di idrossido di calcio e collegare un altro adattatore per connettore flessibile in gomma siliconica da 22 per 22 millimetri all'estremità distale dello scavenger e utilizzare tubi standard per gas vinilici resistenti all'attorcigliamento con adattatori universali ad entrambe le estremità per collegare la fonte di ossigeno all'arto inspiratorio.Per preparare il sistema di serbatoio di ossido nitrico, collegare un pezzo a T aerosol in un connettore a gomito del ventilatore a 90 gradi senza porte e collegare l'altra estremità del gomito a un sacchetto di serbatoio di respirazione privo di lattice da tre litri. Collegare un'altra valvola inspiratoria unidirezionale con la freccia rivolta verso l'estremità distale di due connettori consecutivi da 15 millimetri di diametro esterno per 22 millimetri di diametro esterno 15 millimetri di diametro interno con porte di campionamento da 7,6 millimetri e tappi flip top e collegare un adattatore a due fasi da 15 a 22 millimetri all'estremità prossimale del sistema e collegare l'adattatore prossimale a due fasi all'ingresso libero rimanente del pezzo T verde dall'ossido nitrico sistema di serbatoi. Per collegare le linee di flusso dell'aria e dell'ossido nitrico, utilizzare il tubo standard del gas di ossigeno vinilico Star Lumen resistente all'attorcigliamento per collegare il flusso di aria medica alla porta di ingresso del gas più distale e collegare il flusso di gas di ossido nitrico da un serbatoio di ossido nitrico di grado medico di 800 parti per milione alla porta successiva a valle.Per somministrare ossido nitrico a un soggetto che respira spontaneamente, impostare il flusso di aria, ossigeno e gas di ossido nitrico in base alla tabella e posizionare la maschera aderente sul viso del soggetto in modo simile a una configurazione dell'interfaccia di ventilazione non invasiva. Quindi iniziare la sessione di inalazione per la durata desiderata. Le concentrazioni di ossido nitrico e biossido di azoto possono essere rintracciate per valutare la stabilità dell'erogazione di gas durante il trattamento.Un terapista respiratorio di 33 anni che lavorava presso l'unità di terapia intensiva del Mass General Hospital durante l'ondata di ricovero in terapia intensiva per COVID-19 si è offerto volontario per ricevere ossido nitrico come parte dello studio che coinvolge gli operatori sanitari. La concentrazione di ossido nitrico risultante era di 160 parti per milione a una portata totale di gas di 19,5 litri al minuto misurata da tre misuratori di portata standard da 15 litri al minuto ed è rimasta stabile per tutto il periodo di inalazione. Il biossido di azoto ha raggiunto il picco di 0,77 parti per milione ed è stato quindi tranquillamente al di sotto della soglia di tossicità raccomandata.La possibilità di fornire in modo sicuro ossido nitrico inalato ad alta concentrazione apre il campo per l'applicazione di questa terapia ad altre malattie in cui l'ossido nitrico può essere un trattamento efficace.

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