RU220900U1 - Устройство дыхательного контура для персонифицированной высокодозной терапии оксидом азота - Google Patents

Abstract

Предлагаемая полезная модель относится к области медицинской техники, а именно к оборудованию для проведения респираторной поддержки и интенсивной терапии. Задачей предлагаемой полезной модели является создание дыхательного контура для персонифицированной высокодозной терапии оксидом азота с расширенными эксплуатационными возможностями и возможностью индивидуального подбора оптимальной дозы доставляемого NO. Поставленная задача решается путем подсоединения к магистрали выдоха дыхательного контура сразу после Y-образного коннектора разъёмного элемента, в который встроена магистраль отбора газовых проб для определения концентрации выдыхаемого NO. Техническим результатом, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель, является создание возможности персонифицированной высокодозной терапии оксидом азота с возможностью индивидуального подбора оптимальной дозы доставляемого NO.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к области медицинской техники, а именно к оборудованию для проведения респираторной поддержки и интенсивной терапии.

Антимикробные, противовирусные и противогрибковые эффекты ингаляционного оксида азота (iNO), убедительно продемонстрированные в ряде клинических исследований, могут улучшить клиническое течение вне- и внутрибольничных пневмоний, а также течение послеоперационного периода в условиях, сопутствующих ко- и суперинфекции [1,2]. Частота выявления атипичных респираторных патогенов в общей популяции госпитализированных пациентов может достигать 20% [3,4] Пациенты, поступившие в отделения интенсивной терапии, демонстрируют от 14% до 100% сопутствующей антибиотико-резистентной инфекции, включая бактериальную ко- и суперинфекцию [5,6]. iNO - это многообещающий новый нестандартный подход к лечению пневмоний при одновременном улучшении оксигенирующей функции легких. Указанные эффекты терапии iNO могут быть реализованы только при применении высоких доз (более 160 ppm) [7-9]. При этом оптимальный режим дозирования iNO, основанный на целевой инспираторной концентрации, остается неизвестным [10]. Реализация бактерицидных и вирулицидных эффектов при ингаляционном введение газообразного NO связана с появлением в тканях легких цепей динитрозильных комплексов железа с тиолсодержащими лигандами. Данные комплексы в качестве доноров катионов нитрозония могут подавлять репликацию бактерий и вирусов. Таким образом, ингаляционная терапия iNO приводит к поглощению значительной части этого агента в тканях легких и дыхательных путей в результате его включения в динитрозильные комплексы железа с тиолсодержащими лигандами, ответственных за реализацию антимикробных эффектов, а эффективность данного процесса можно оценить по экспираторной концентрации NO, выдыхаемого из легких пациента [11,12]. Учитывая крайне высокий диапазон применяемых для терапии пневмоний различной этиологии доз iNO (оптимальная доза неизвестна, описано применение доз от 160 до 2100 ppm) с отсутствием адекватного мониторинга эффективности и безопасности проводимой терапии, оценка экспираторной концентрации NO в качестве показателя аккумуляции в легких конечных эффекторов терапии является оправданным персонифицированным подходом, позволяющим достичь целевых показателей тканевой концентрации динитрозильных комплексов железа с тиолсодержащими лигандами и при этом избежать цитотоксических эффектов NO на паренхиму легких [13,14]. При этом для реализации антибиотических эффектов выдыхаемая концентрация NO должна быть более 160 ppm.

Известно устройство дыхательного контура для терапии оксидом азота, в котором в магистраль вдоха дыхательного контура пациента подсоединены магистраль подачи NO, резервуарная емкость, направляющий клапан вдоха, емкость с поглотителем NO₂, магистраль подачи кислорода, магистраль мониторинга NO и NO₂, соединенные с бактериально-вирусным фильтром и ороназальной лицевой маской через инспираторную часть Y-образного коннектора, при этом экспираторная часть Y-образного коннектора подключена к направляющему клапану выдоха [15].

Данное устройство дыхательного контура для высокодозной терапии оксидом азота является наиболее близким к заявленному по технической сущности и достигаемому результату и выбрано в качестве прототипа.

Недостатком устройства-прототипа является невозможность мониторинга экспираторной концентрации оксида азота, что делает невозможным проведение персонифицированной доставки высоких доз NO на основе аккумуляции части инспираторной фракции в паренхиме легких.

Задачей предлагаемой полезной модели является создание дыхательного контура для терапии оксидом азота с расширенными эксплуатационными возможностями и возможностью индивидуального подбора оптимальной дозы доставляемого NO.

Поставленная задача решается путем подсоединения к магистрали выдоха дыхательного контура сразу после Y-образного коннектора разъёмного элемента, в который встроена магистраль отбора газовых проб для определения концентрации выдыхаемого NO.

Техническим результатом, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель, является создание возможности персонифицированной высокодозной терапии оксидом азота с возможностью индивидуального подбора оптимальной дозы доставляемого NO.

Отличительные признаки проявили в заявляемой совокупности новые свойства, явным образом не вытекающие из уровня техники в данной области и не очевидные для специалиста. Идентичной совокупности признаков не обнаружено в проанализированной патентной и научно-медицинской литературе.

Предлагаемая полезная модель может быть использована в практическом здравоохранении для повышения качества и эффективности лечения.

Полезная модель будет понятна из следующего описания и приложенной к нему фигуры 1 (фиг.1). На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, где 1 - магистраль подачи NO, 2 - магистраль вдоха дыхательного контура, 3 - резервуарная емкость, 4 - клапан вдоха, 5 - емкость с поглотителем NO₂, 6 - магистраль доставки кислорода, 7 - магистраль мониторинга NO и NO₂, 8 - Y- образный коннектор, 9 - бактериально-вирусный фильтр, 10 - ороназальная маска, 11 - магистраль выдоха дыхательного контура, 12 - разъёмный элемент, в который встроена магистраль отбора газовых проб для определения концентрации выдыхаемого NO, 13 - клапан выдоха.

Предлагаемое устройство (фиг.1) состоит из магистрали подачи NO 1, встроенной в магистраль вдоха дыхательного контура 2, соединенной с резервуарной емкостью 3 и клапаном вдоха 4, подключенным через магистраль вдоха дыхательного контура 2 к емкости с поглотителем NO₂ 5, которая через магистраль вдоха дыхательного контура 2, к которой подсоединены магистраль доставки кислорода 6 и магистраль мониторинга NO и NO₂ 7, соединена с Y- образным коннектором 8, бактериально-вирусным фильтром 9 и ороназальной маской 10, при этом ороназальная маска 10 через бактериальный фильтр 9 и Y- образный коннектор 8 соединены с магистралью выдоха дыхательного контура 11, к которой подсоединен разъёмный элемент, в который встроена магистраль отбора газовых проб для определения концентрации выдыхаемого NO 12 и клапан выдоха 13.

Предлагаемое устройство (фиг.1) работает следующим образом: из источника NO-смеси через магистраль подачи NO 1 в магистраль вдоха дыхательного контура 2 подают газо-воздушную смесь с заданной врачом концентрацией NO. Смесь поступает в магистраль вдоха дыхательного контура 2, соединенную с резервуарной емкостью 3, необходимой для сброса избыточного объема в случаях, если поток смеси превышает минутный объем дыхания. Во время спонтанного вдоха пациента клапан вдоха 4 формирует однонаправленный поток, благодаря чему смесь воздуха и оксида азота поступает в емкость с поглотителем NO₂ 5, где проходит очистку от токсического метаболита - NO₂, после чего через магистраль вдоха дыхательного контура 2 с магистралью доставки кислорода 6 дыхательная смесь с NO обогащается кислородом с требуемой пациентом фракционной концентрацией, при этом мониторинг концентраций NO и NO₂ осуществляется через магистраль мониторинга NO и NO₂ 7. После прохождения через инспираторную линию дыхательного контура 2, воздушная смесь с оксидом азота поступает в Y-образный коннектор 8, бактериально-вирусный фильтр 9 и ороназальную маску 10, откуда поступает в верхние дыхательные пути за счет герметичного соединения. Выдох происходит через бактериально-вирусный фильтр 9, что предотвращает контаминацию вирусными и бактериальными частицами окружающей среды и персонала, и экспираторную часть Y- образного коннектора 8 в магистраль выдоха дыхательного контура 11. При этом выдыхаемая смесь проходит через разъёмный элемент, в который встроена магистраль отбора газовых проб для определения концентрации выдыхаемого NO 12, с помощью чего подбирается индивидуальная оптимальная концентрация NO на вдохе с учетом степени поглощения NO в ткани легких, и клапан выдоха 13.

Клинический пример №1. Пациент Л.,63 года; вес 84 кг; рост 164.

Основной диагноз: Ишемическая болезнь сердца, стенокардия напряжения 3 ФК, стеноз передней нисходящей артерии средней трети 75%, стеноз правой коронарной артерии проксимальной трети 75%, стеноз огибающей артерии 75%, ПИКС (2015).

Сопутствующие заболевания: ХОБЛ 1 ст., неполная ремиссия. Пациенту выполнено маммарно-коронарное шунтирование ПНА, аортокоронарное шунтирование ПКА, ОА в условиях ИК и фармако-холодовой кардиоплегии «Кустодиолом» на фоне комбинированной анестезии и ИВЛ. Продолжительность ИК составила 110 мин, время тотальной ишемии миокарда 90 мин. Подключение АИК по схеме «аорта - правое предсердие». Искусственное кровообращение осуществлялось в непульсирующем режиме. Перфузионный индекс 2,6 л/мин/м². Отлучение от ИК произошло на фоне стартовых доз инотропной поддержки (допмин 3 мкг/кг/мин), без признаков перегрузки левых или правых отделов сердца (ЦВД-6 мм рт.ст.) и без потребности в высокой ингалируемой фракции кислорода (FiO 2-0,4). В раннем послеоперационном периоде пациент был экстубирован, однако требовалось проведение кислородотерапии 8 л/мин, P/F индекс в первые сутки составил 180, отмечена лихорадка до 38,4°С. На рентгенограмме органов грудной клетки отмечены инфильтративные изменения нижней доли левого и правого легкого. По клиническим и инструментальным данным заподозрено развитие внутрибольничной пневмонии, начата антибиотикотерапия, терапия iNO в дозе 200 ppm. Доставка NO осуществлялась через дыхательный контур, устройство которого соответствует описанному выше, при этом во время терапии NO производился мониторинг концентрации выдыхаемого NO, который составлял 175 ppm на протяжении всех сеансов. Таким образом, инспираторная концентрация NO 200 ppm у данного пациента признана оптимальной, терапия продолжена в том же режиме. Дозирование NO и мониторинг NO₂ осуществлялось с помощью анализатора PrinterNOX (CareFusion), в качестве сорбента диоксида азота применялся гидроксид кальция. Во время проведения сеансов терапии NO концентрация NO₂ в доставляемой газовой смеси не превышала 1,8 ppm. Уровень метгемоглобина в периферической крови контролировался методом отражающей фотометрии с помощью газоанализатора Stat Profile CCX (Nova Biomedical, USA). Отмечена положительная клиническая, инструментальная и лабораторная динамика, реверсия клинической симптоматики отмечена на 4 сутки, пациент переведен в общую палату профильного отделения. Время пребывания в отделении реанимации и интенсивной терапии составило 4 суток.

Клинический пример № 2. Пациентка Ж.,65 лет; вес 90 кг; рост 172.

Основной диагноз: Ревматическая болезнь сердца, стеноз аортального клапана.

Пациентке выполнена трансапикальная имплантация аортального клапана на фоне комбинированной анестезии и ИВЛ. В раннем послеоперационном периоде пациентка экстубирована, однако требовалось проведение кислородотерапии 12 л/мин, P/F индекс в первые сутки составил 140, отмечена лихорадка до 38°С. На рентгенограмме органов грудной клетки отмечены инфильтративные изменения нижней и средней доли левого легкого. По клиническим и инструментальным данным заподозрено развитие внутрибольничной пневмонии, начата антибиотикотерапия, терапия iNO в дозе 200 ppm. Доставка NO осуществлялась через дыхательный контур, устройство которого соответствует описанному выше, при этом во время терапии NO производился мониторинг концентрации выдыхаемого NO, который составлял 140 ppm. Таким образом, инспираторная концентрация NO 200 ppm у данного пациента признана не оптимальной, инспираторная концентрация увеличена до 250 ppm. При терапии NO в дозе 250 ppm, концентрации выдыхаемого NO составляла 165 ppm на протяжении всех сеансов. Таким образом, инспираторная концентрация NO 250 ppm у данного пациента признана оптимальной, терапия продолжена в том же режиме. Дозирование NO и мониторинг NO₂ осуществлялось с помощью анализатора PrinterNOX (CareFusion), в качестве сорбента диоксида азота применялся гидроксид кальция. Во время проведения сеансов терапии NO концентрация NO₂ в доставляемой газовой смеси не превышала 1,8 ppm. Уровень метгемоглобина в периферической крови контролировался методом отражающей фотометрии с помощью газоанализатора Stat Profile CCX (Nova Biomedical, USA). Отмечена положительная клиническая, инструментальная и лабораторная динамика, реверсия клинической симптоматики отмечена на 5 сутки, пациентка переведена в общую палату профильного отделения. Время пребывания в отделении реанимации и интенсивной терапии составило 6 суток.

Предлагаемое устройство дыхательного контура с возможностью доставки газовой смеси с оксидом азота апробировано у 18 пациентов и позволяет проводить n терапию оксидом азота с возможностью индивидуального подбора оптимальной дозы доставляемого NO.

Список литературы.

1. Deppisch C, Herrmann G, Graepler-Mainka U, et al. Gaseous nitric oxide to treat antibiotic resistant bacterial and fungal 741 lung infections in patients with cystic fibrosis: a phase I clinical study. Infection. 2016;44(4):513-520. doi:10.1007/s15010-016-0879-x 742.

2. Miller C, McMullin B, Ghaffari A, et al. Gaseous nitric oxide bactericidal activity retained during intermittent high-dose 743 short duration exposure. Nitric Oxide. 2009;20(1):16-23. doi: 10.1016/j.niox.2008.08.002.

3. Ma L, Wang W, Le Grange JM, et al. Coinfection of SARS-CoV-2 and other respiratory pathogens. Infection and Drug Resistance.2020; 13: 3045-3053.doi: 10.2147/IDR.S267238 746.

4. Kim D, Quinn J, Pinsky B, Shah NH, Brown I. Rates of co-infection between SARS-CoV-2 and other respiratory pathogens. Jama. 2020;323(20):2085-2086. doi:10.1001/jama.2020.6266.

5. Lansbury L, Lim B, Baskaran V, Lim WS. Co-infections in people with COVID-19: a systematic review and meta-analysis. Journal of Infection. 2020;81(2):266-275. doi: 10.1016/j.jinf.2020.05.046 750.

6. Sharifipour E, Shams S, Esmkhani M, et al. Evaluation of bacterial co-infections of the respiratory tract in COVID-19 patients admitted to ICU. BMC infectious diseases. 2020;20(1):1-7. doi:10.1186/s12879-020-05374-z.

7. Bogdanovski K, Chau T, Robinson CJ, MacDonald SD, Peterson AM, Mashek CM, Wallin WA, Rimkus M, Montgomery F, Lucas da Silva J, Gupta S, Ghaffari A, Zelazny AM, Olivier KN. Antibacterial activity of high-dose nitric oxide against pulmonary Mycobacterium abscessus disease. Access Microbiol. 2020 Aug 10;2(9):acmi000154. doi: 10.1099/acmi.0.000154. PMID: 33195983; PMCID: PMC7656188

8. Yaacoby-Bianu K, Gur M, Toukan Y, Nir V, Hakim F, Geffen Y, Bentur L. Compassionate Nitric Oxide Adjuvant Treatment of Persistent Mycobacterium Infection in Cystic Fibrosis Patients. Pediatr Infect Dis J. 2018 Apr;37(4):336-338. doi: 10.1097/INF.0000000000001780. PMID: 28885458

9. Bartley BL, Gardner KJ, Spina S, Hurley BP, Campeau D, Berra L, Yonker LM, Carroll RW. High-Dose Inhaled Nitric Oxide as Adjunct Therapy in Cystic Fibrosis Targeting Burkholderia multivorans. Case Rep Pediatr. 2020 Jun 24;2020:1536714. doi: 10.1155/2020/1536714. PMID: 32685229; PMCID: PMC7334765

10. Kamenshchikov NO, Berra L, Carroll RW. Therapeutic Effects of Inhaled Nitric Oxide Therapy in COVID-19 Patients. Biomedicines. 2022; 10(2):369.

11. Hickok J. R. et al. Dinitrosyliron complexes are the most abundant nitric oxide-derived cellular adduct: biological parameters of assembly and disappearance //Free Radical Biology and Medicine. - 2011. - Т. 51. - №. 8. - С. 1558-1566.

12. Li Q. et al. Nitrosothiol formation and protection against Fenton chemistry by nitric oxide-induced dinitrosyliron complex formation from anoxia-initiated cellular chelatable iron increase //Journal of Biological Chemistry. - 2014. - Т. 289. - №. 29. - С. 19917-19927.

13. Микоян В. Д. и др. Динитрозильные комплексы железа c тиолсодержащими лигандами представлены в живых организмах в основном их биядерной формой //Биофизика. - 2020. - Т. 65. - №. 6. - С. 1142-1153.

14. Ванин А. Ф. и др. Газообразный оксид азота и динитрозильные комплексы железа с тиолсодержащими лигандами как предполагаемые лекарственные средства, способные купировать covid-19 //Биофизика. - 2021. - Т. 66. - №. 1. - С. 183-194.

15. Патент RU 211905 U1.

Claims (1)

1. Устройство дыхательного контура для терапии оксидом азота, состоящее из магистрали вдоха дыхательного контура пациента, к которой последовательно подсоединены магистраль подачи NO, резервуарная емкость, направляющий клапан вдоха, емкость с поглотителем NO₂, магистраль подачи кислорода, магистраль мониторинга NO и NO₂, соединенные с бактериально-вирусным фильтром и ороназальной лицевой маской через инспираторную часть Y-образного коннектора, при этом экспираторная часть Y-образного коннектора через магистраль выдоха дыхательного контура пациента подключена к направляющему клапану выдоха, отличающееся тем, что к магистрали выдоха дыхательного контура перед клапаном выдоха подсоединен разъёмный элемент, в который встроена магистраль отбора газовых проб для определения концентрации выдыхаемого NO.

Images