Способ лечения артериальной воздушной эмболии Российский патент 2024 года по МПК A61M16/12 

Изобретение относится к анестезиологии и реаниматологии, водолазной медицине, авиационной, космической и морской медицине.

Может быть использовано для лечения артериальных газовых эмболий различного генеза и локализации.

Аэроэмболия (воздушная эмболия), также известная как газовая эмболия, представляет собой закупорку кровеносных сосудов, вызванную одним или несколькими пузырьками воздуха или другого газа в системе кровообращения. Возникает во время резкого перепада давления: при боевых взрывах, разгерметизации кабин летательных судов, декомпрессии, терактах, в результате стихийных бедствий, при авариях, катастрофах природного и техногенного характера, взрывах бытового газа, при проведении горных работ, при работе в шахтах, при попадании газа или воздуха извне во время медицинских манипуляций, хирургических процедур, из открытых ран, зияющих венозных коллекторов и поврежденной легочной ткани. При этом особенность тромботических масс заключается в том, что они в большей степени представлены газовыми пузырьками, которые и явились причиной тромбообразования. Манифестация симптомов газовой эмболии может произойти как незамедлительно после получения травмы или повреждения, так и отсрочено. Клиническая картина варьируется в зависимости от локализации эмболов. Классические методы лечения острой окклюзионной ишемии (в том числе эмболэктомия и тромболизис) в случае газовой эмболии неэффективны. Требуется скорейшее устранение из кровеносного русла причины газовой эмболии - пузырьков газа. Если пузырьки газа из кровеносносного русла устранить не удается, это приводит к некрозу функциональной ткани в бассейне эмболизированных сосудов и необратимым последствиям для организма, выраженность которых зависит от объема и локализации поражения и может быть настолько тотальной, что приводит к катастрофических для организма последствиям, в том числе к смерти.

До сих пор не существовало способа радикального лечения газовой эмболии в нормобарических условиях. Изобретение, описанное в настоящем документе, открывает возможности для радикального лечения газовой эмболии в нормобарических условиях с помощью специально подготовленной подогретой искусственной дыхательной газовой смеси кислорода и гелия.

Разрушение газовых эмболов при насыщении внутренней среды организма кислородно-гелиевой газовой смесью происходит в соответствии с законом Генри-Дальтона. Определяющую роль при этом играет высокая диффузионная способность гелия, которая в 2,6 раза выше, чем у азота.

Суммарное давление газа в замкнутом объеме равно сумме парциальных давлений отдельных газов, находящихся в нем.

где P_o - давление смеси газов,

P_oP_i - парциальные (одиночные) давления каждого из газов в отдельности.

Для удобства и наглядности принимается в расчет условный состав атмосферы за 80% азота (N₂) и 20% кислорода (О₂), т.к. остальные газы составляют около 2% и их количество и диффузионные характеристики не оказывают значимого влияния на диффузию и противодиффузию газов через границу раздела фаз газового пузырька в кровеносном русле. Состав искусственной газовой смеси принимается за 80% гелия (Не) и 20% кислорода (О₂). Давление атмосферы при расчете принимается равным 100 КПа или 1 бар.

При насыщении внутренней среды организма кислородно-гелиевой смесью в пузырьке, входящем в состав тромботических масс, возникают процессы диффузии и противодиффузии. Диффузия и противодиффузия обусловлена проницаемостью границы раздела фаз пузыря для гелия и других газов. Кислород во внутренней среде организма находится, в основном, в связанном состоянии, но парциальное давление его соответствует парциальному давлению кислорода в альвеолярном газе, таким образом, при эмболии воздухом внутри пузыря находится азот и кислород. Коэффициент диффузии азота относительно гелия в 2,6 раза меньше. Следовательно, из газового эмбола при противодиффузии выйдет в 2,6 раза меньше азота, чем объем диффундирующего в газовую фазу пузырька гелия. В пузырьке создается избыточное давление до 50 КПа.

PΣ_i=Не(0,8)+N₂(0,5)+O₂(0,2)=150 КПа.

Создавшееся избыточное давление дестабилизирует границу раздела фаз в пузырьке, а последующий окончательный выход азота и заполнение газовой фазы гелием приводит к деградации границы раздела фаз и уничтожению пузырьков, что, в свою очередь, приводит к радикальному уменьшению объема тромботических масс и восстановлению кровотока.

Задачей изобретения является получение медицинской технологии, обеспечивающей безопасность человека в условиях, приводящим к внутрисосудистому газообразованию.

Техническим результатом изобретения является восстановление кровотока по сосудам, закупоренным газовыми эмболами.

Этот технический результат достигается путем ингаляции кислородно-гелиевой смесью «Геофарм-3», состоящей из кислорода медицинского и гелия высокой чистоты, подогретой до 60-70°С, интервально. Как уже показано в приведенных выше расчетах, при диффузии гелия внутрь пузыря во время дыхания давление повышается, при перерыве дыхания гелий наоборот выходит из пузыря быстрее, чем входит азот, давление понижается, т.е. происходит попеременное воздействие на оболочку повышенного или пониженного давления, что способствует более быстрому ее разрушению.

Экспериментальные подтверждения эффективности описанного способа получены следующим образом.

Моделирование артериальной воздушной эмболии (АВЭ) проводили на крысах при помощи инфузии воздуха через катетер, имплантированный в общий ствол сонной артерии. Скорость подачи воздуха составляла 10 мкл/мин, общий объем введения составлял 100 мкл на животное. Исследование включало в себя 3 экспериментальные группы. Каждая группа животных состояла из 6 самцов крыс SD. Моделирование артериальной воздушной эмболии проводили на всех животных при помощи подачи воздуха через катетер, находящийся в общем стволе сонной артерии. Скорость подачи воздуха составляла 10 мкл/мин, общий объем введения 100 мкл/жив. Животных из групп 2 и 3 подключали к экспозиционному модулю ингаляционной установки сразу после моделирования АВЭ и через 3 часа после моделирования. Животные группы 2 получали ингаляцию подогретым до 60-70°С атмосферным воздухом, животные группы 3 получали ингаляцию кислородно-гелиевой дыхательной газовой смесью «Геофарм-3» (состоящей из кислорода газообразного медицинского и гелия высокой чистоты), приготовленной по ТУ 20.11.12-007-4574582-2019, подогретой до 60-70°С. Режим ингаляции: 3 подхода по 5 минут дыхания подогретой газовой смесью с 5-минутным перерывом. Животные из группы 1 не подвергались дополнительным манипуляциям после введения воздушного эмбола в сосудистое русло.

Функциональное тестирование животных проводили перед моделированием эмболии, спустя 3 часа после эмболии, через 24 часа после эмболии:

- Изучение локомоторной активности в течение 3-х минут с подсчетом горизонтальной и вертикальной активности;

- Изучение частоты дыхания и дыхательного объема с помощью спирометрии;

- Измерение систолического давления и пульса неинвазивным способом;

- Температура тела.

Спустя 24 часа животных подвергали эвтаназии. Мозг извлекали, нарезали на фронтальные срезы толщиной 2 мм. Срезы помещали в 1% раствор 2,3,5-трифенилтетразолия хлорид (ТТХ). Окраску проводили при 37°С в течение 10-12 минут.

Статистические значимые межгрупповые различия параметров локомоторной активности выявлены при тестировании животных спустя 3 и 24 часа после моделирования АВЭ: при тестировании через 3 часа показатели горизонтальной активности у группы, получавшей ингаляцию подогретой газовой смесью «Геофарм-3» после моделирования АВЭ на 92% выше, чем аналогичные параметры группы без ингаляции и на 82% выше, чем у группы с ингаляцией подогретым атмосферным воздухом, что говорит о лучшем состоянии животных с применением ингаляции подогретым «Геофарм-3». Вертикальная активность, являясь важной частью локомоторной исследовательской активности животных, отсутствовала у животных без ингаляции и с ингаляцией подогретым атмосферным воздухом при тестировании через 3 часа, но была зарегистрирована у животных, получивших ингаляцию после моделирования воздушной эмболии. Горизонтальная активность животных из группы, получавшей подогретый «Геофарм-3», через 24 часа после АВЭ на 70% и 67% выше относительной контрольной группы и группы, получавшей ингаляцию подогретым атмосферным воздухом, соответственно. Вертикальная активность животных из группы с «Геофарм-3», через 24 часа после АВЭ на 229% и 315% выше относительной контрольной группы и группы с подогретым атмосферным воздухом соответственно.

Статистические значимые межгрупповые различия параметров дыхательной системы выявлены при тестировании животных через 3 часа после моделирования АВЭ. При тестировании через 3 часа частота дыхания у группы, получавшей ингаляцию подогретой газовой смесью «Геофарм-3» после моделирования АВЭ была на 20% выше, чем аналогичный параметр группы без ингаляции и на 19% выше, чем у группы с ингаляцией подогретым атмосферным воздухом. Дыхательный объем через 3 часа у группы, получавшей ингаляцию подогретой газовой смесью «Геофарм-3» после моделирования АВЭ был на 55% и 49% выше, чем у животных из групп без лечения и с ингаляцией подогретым атмосферным воздухом соответственно. Спустя 24 часа достоверных отличий во внешнем дыхании между группами не выявлено. При тестировании через 3 часа пульс у группы, получавшей ингаляцию подогретой газовой смесью «Геофарм-3» после моделирования АВЭ на 12% выше, чем аналогичный параметр группы без ингаляции и на 10% выше, чем у группы с ингаляцией подогретым атмосферным воздухом. Систолическое давление через 3 часа у группы, получавшей ингаляцию подогретой газовой смесью «Геофарм-3» после моделирования АВЭ на 25% и 22% выше, чем у животных из групп без лечения и с ингаляцией подогретым атмосферным воздухом соответственно.

Статистические значимые межгрупповые различия при регистрации температуры тела выявлены при тестировании животных через 3 и 24 часа после моделирования воздушной эмболии. Понижение температуры тела после моделирования воздушной эмболии наблюдалось у животных из всех групп. Однако, при тестировании через 3 часа, температура тела у животных из групп, получавших ингаляцию «Геофарм-3» была выше на 0,9°С, чем у животных из группы без лечения. Температура тела через 24 часа у группы, получавшей ингаляцию подогретой газовой смесью Геофарм-3 после моделирования АВЭ была на 1°С выше, чем у животных из групп без лечения и с ингаляцией подогретым атмосферным воздухом.

При изучении срезов головного мозга, окрашенных ТТХ, были отмечены явно выраженные очаги ишемического поражения мозга у каждого из животных из групп без применения ингаляции и с применением ингаляции подогретым атмосферным воздухом. У животных из группы, получавшей ингаляцию подогретой газовой смеси Геофарм-3 сразу после эмболии видимых очагов ишемии не обнаружено.

На рис. 1 представлены фотографии головного мозга с очагами ишемического поражения на срезах, окрашенных ТТХ (А - группа 1 контроль без ингаляции, Б - группа 2 - ингаляция подогретым атмосферным воздухом, В - группа 3 - ингаляция с подогретым «Геофарм-3»). Стрелками показаны видимые очаги ишемического поражения.

Выводы

В результате моделирования артериальной воздушной эмболии у животных спустя 3 часа снижается локомоторная активность, дыхательный объем, частота дыхания, артериальное давление и температура тела. При некропсии у всех животных с артериальной воздушной эмболией без использования подогретой газовой смеси «Геофарм-3» обнаруживались очаги поражения мозга. Применение подогретого атмосферного воздуха на фоне артериальной воздушной эмболии не привело к улучшению физиологического состояния животных. У всех животных из этой группы при некропсии были найдены очаги поражения головного мозга.

Использование подогретой газовой смеси «Геофарм-3» сразу после артериальной воздушной эмболии позволяет в значительной степени избежать последствий поражения, связанных с функциональными изменениями. Более того, ни у одного из животных, которые сразу получали терапию газовой смесью, не выявлено очагов инсульта.

Возможности применения изобретения

Способ дыхания подогретой кислородно-гелиевой смесью (ТУ №20.11.12-007-45745482-2019) через аппараты серии Ингалит (РУ №РЗН 2015/2466 от 12 марта 2015 года) применяется для лечения гипотермии и дыхательной недостаточности различного генеза, что описано нами в статье, опубликованной в Морском медицинском журнале «Подогретые кислородно-гелиевые смеси, история применения в медицине» Логунов А.Т., Мосягин И.Г., Павлов Н.Б. Морская медицина. 2022 Т.8 №1. С. 20-37), в том числе при COVID-19: «Оценка эффективности кислородно-гелиевой терапии у больных с COVID-19 ассоциированной пневмонией» Мануйлов В.М., Суворов А.В., Куркин С.В., Оленев Ю.О., Павлов Н.Б., Логунов А.Т., Аникеев Д.А., Орлов О.И. (Авиакосмическая и экологическая медицина 2021.Т55. №1. С. 51-58.); «Возможности применения подогреваемой кислородно-гелиевой смеси у пациентов в период LONG-COVID» Праскурничий Е.А., Орлова О.С., Павлов Н.Б., Зенкова С.И. (Практическая медицина, 2022, Т. №7, С 140-145).

Кислородно-гелиевые смеси более 100 лет применяются в водолазном деле в качестве дыхательных газовых сред, как при нормальном давлении, так и в гипербарической среде, кислородно-гелиевые лечебные ингаляции разрешены к применению Временными методическими рекомендациями Минздрава РФ «Профилактика, диагностика и лечение новой коронавирусной инфекции (COVID-19)», в том числе в их актуальной 17 версии (от 14.12.2022). Эти области применения указывают на безопасность для человека дыхания подогретой кислородно-гелиевой смеси «Геофарм-3», сделанной по ТУ №20.11.12-007-45745482-2019 (Контрольные экземпляры ТУ хранятся в ФГБУ «РСТ») и подготовленной для дыхания в аппарате «Ингалит» РУ №РЗН 2015/2466 от 12.03.2015. На основании изложенных фактов разработаны и утверждены 03.07.2023 г. Краткие рекомендации по методам использования искусственных дыхательных газовых смесей «Геофарм», наиболее востребованным при оказании экстренной медицинской помощи» (Краткие рекомендации). В вышеуказанных Кратких рекомендациях включен раздел «Лечение газовых эмболий», что и является сущностью изобретения.

10.07.2023 г. начальником ГВМУ МО РФ утверждены «Временные методические рекомендации по лечению газовых эмболий методами баротерапии», что инициировало клиническое исследование, проводимое с целью валидации метода кислородно-гелиевых лечебных ингаляций подогреваемой дыхательной газовой смесью для лечения острых артериальных газовых эмболий у людей.

Феномены, описанные в изобретении, лежат в основе увеличения жизненной емкости легких и лечебных эффектов, полученных с использованием подогретых дыхательных искусственных газовых смесей в отношении дыхательной недостаточности у пациентов с COVID-19. Изобретение объясняет способность искусственных дыхательных газовых смесей на основе кислорода и гелия вентилировать в организме газовые полости, лишенные естественного дренирования, и осуществлять эффективное осаждение пены, образующейся в результате патологических процессов в дыхательных путях.

Изобретение относится к медицине, а именно к анестезиологии и реаниматологии, водолазной, авиационной, космической и морской медицине, и может быть использовано для лечения артериальной воздушной эмболии. Для этого выполняют ингаляции кислородно-гелиевой смесью Геофарм-3, состоящей из кислорода медицинского и гелия высокой чистоты, подогретой до 60-70°С. Ингаляции осуществляют в 3 подхода по 5 минут дыхания газовой смесью с 5-минутным перерывом. Изобретение позволяет восстановить кровоток по сосудам, закупоренным газовыми эмболами. 1 ил.

Способ лечения артериальной воздушной эмболии, включающий ингаляции кислородно-гелиевой смесью Геофарм-3, состоящей из кислорода медицинского и гелия высокой чистоты, подогретой до 60-70°С, ингаляции осуществляют в 3 подхода по 5 минут дыхания газовой смесью с 5-минутным перерывом.