Полный текст

Введение Новая коронавирусная инфекция характеризуется развитием атипичной пневмонии, которая в критической стадии болезни существенно ухудшает биомеханику дыхания и становится причиной гипоксии, так как уменьшает оксигенацию крови. Дело в том, что при атипичной пневмонии периферические участки дыхательных путей закупориваются слизью, гноем и мокротой с прожилками крови [11]. В этих условиях значительная часть воздуха, вводимого в легкие со стороны верхних дыхательных путей, не достигает альвеол. Поэтому кислород, содержащийся в воздухе, не участвует в газообмене в легких, не всасывается в кровь, а удаляется наружу. Содержание кислорода в артериальной крови снижается. Недостаток кислорода в крови первыми начинают ощущать клетки головного мозга. Более того, при гипоксии именно клетки головного мозга первыми могут получить необратимые повреждения и погибнуть, поскольку клетки головного мозга имеют самый интенсивный кислородный обмен в организме. Несмотря на гипоксию, клетки головного мозга сохраняют высокую интенсивность аэробного метаболизма, который в условиях дефицита кислорода грубо нарушается и поэтому становится причиной их гибели. По существу, смерть пациентов при новой коронавирусной инфекции наступает из-за чрезмерного ухудшения биомеханики дыхания, которое вызывает легочное удушье [4]. Факторы, ухудшающие биомеханику дыхания при COVID-19 В естественных условиях воздух поступает в легкие через верхние дыхательные пути, достигает альвеол, в которых принимает участие в газовом обмене, после чего воздушная масса движется в обратном направлении и удаляется наружу вновь через верхние дыхательные пути. Движение воздуха в сторону альвеол легких и обратно и поочередное изменение воздушности легких достигается за счет циклических изменений объема легких и давления в них. Эти изменения обеспечиваются последовательными сокращениями и расслаблениями мышц грудной стенки и диафрагмы, которые последовательно меняют в легких положительное и отрицательное давление [11]. В норме при положительном давлении в легочной ткани воздух выталкивается из легких наружу и уменьшает воздушность легочной ткани, а при отрицательном давлении в легочной ткани наружный воздух проникает в легкие и повышает их воздушность. Главным условием последовательной смены направленности потока воздуха в дыхательных путях и воздушности легочной ткани при смене в легочной ткани отрицательного давления на положительное является проходимость дыхательных путей для воздуха. Неспецифическая пневмония, вызванной COVID-19, нередко осложняется обтурационным бронхитом, который становится причиной респираторной обструкции. В связи с этим в критической стадии болезни легочная ткань теряет воздушность. При этом воздух постепенно исчезает из дыхательных путей и вместо него дыхательные пути заполняются слизью, гноем и мокротой с прожилками крови. Указанные биологические массы в первую очередь закупоривают просвет самых узких участков дыхательных путей, а именно мелких бронхов, бронхиол и альвеол, расположенных в периферических отделах легких [14]. Густая слизь, гной и мокрота с прожилками крови обладают большой вязкостью и липкостью, поэтому перемещение потока воздуха при естественном дыхании, кашле, а также при общепринятой технологии искусственной вентиляции легких (ИВЛ) не обеспечивает эффективное их удаление с потоком воздуха наружу. Мерцание ворсинок эпителия, выстилающего внутреннюю поверхность дыхательных путей, также не обеспечивает эффективное перемещение густых вязких и липких масс слизи, гноя и мокроты наружу. В связи с этим альвеолы и предлежащие участки дыхательных путей остаются заполненными этими густыми массами и из-за них не могут проветриваться воздухом. Даже чистый газообразный кислород, вводимый в легкие через верхние дыхательные пути, не достигает альвеол, поэтому не всасывается в кровь через легкие, несмотря на максимальные сокращения и расслабление диафрагмы и грудных мышц и/или интенсивную принудительную вентиляцию легких [5, 9, 10, 13]. Так возникают легочное удушье и гипоксия. Считается, что при таком ухудшении биомеханики дыхания насыщение крови кислородом возможно только за счет внелегочного дыхания, в частности с помощью экстракорпоральной мембранной оксигенации (ЭКМО) [8]. Но метод ЭКМО не является способом неотложной медицинской помощи, не устраняет внезапное легочное удушье, не повышает воздушность легочной ткани и не нормализует биомеханику дыхания при атипичной пневмонии, осложненной респираторной обструкцией слизью и гноем. Сегодня нет способа экстренного устранения легочного удушья и способа экстренной легочной оксигенации крови. Влияние отхаркивающих средств и муколитиков на биомеханику дыхания при респираторной обструкции Простудные заболевания верхних дыхательных путей и воспаление легких известны человечеству давно. Также с давних времен человечеству известно наличие таких симптомов этих заболеваний, как одышка, появление гноя и густой вязкой мокроты в верхних дыхательных путях, кашель. Для облегчения отхаркивания густого гноя, густой слизи и мокроты из верхних дыхательных путей применяются средства, облегчающие их удаление наружу. Сегодня для этого используются отхаркивающие средства и муколитики [6]. Отхаркивающие средства - это лекарства, которые увеличивают секрецию воды в дыхательных путях. Считается, что механизм их действия сводится к водному разжижению мокроты, уменьшению адгезии и поверхностного натяжения этих жидкостей, что облегчает перемещение слизи и гноя по дыхательным путям наружу. Самым древним средством этой группы является горячий водяной пар, который применяется до сих пор в виде ингаляций. В настоящее время отхаркивающие средства выпускаются в основном в таблетках и предназначены для приема внутрь (т.е. для введения в желудок). Современным представителем этой группы лекарств является гуайфенезин (муцинекс). Известные отхаркивающие средства применяются в основном для облегчения отхождения густой и вязкой мокроты при хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ), которая часто связана с курением сигарет и осложняется обструкцией воздушного потока на выдохе. Отхаркивающие средства не предназначены для экстренного восстановления биомеханики дыхания, поскольку не обеспечивают немедленного увеличения оксигенации крови при легочном удушье [2]. Муколитики - это лекарства, обладающие способностью уменьшать вязкость слизи за счет биохимического расщепления дисульфидных связей мукопротеинов. В настоящее время представителями этой фармакологической группы средств являются ацетилцистеин (мucomyst) и дорназа альфа (pulmozyme). Муколитики вводятся в основном внутрь, реже - в легкие в виде ингаляций с помощью небулайзеров. Применяются эти лекарства в основном для облегчения естественного отхаркивания густой и вязкой мокроты при ХОБЛ. Муколитики не предназначены для экстренного восстановления биомеханики дыхания, поскольку они не обеспечивают немедленное нормализацию содержания кислорода в крови при легочном удушье [7]. Таким образом, современные отхаркивающие средства и муколитики не относятся к средствам неотложной медицинской помощи. Эти лекарства не применяются для сохранения жизни реанимационных пациентов при тяжелой степени гипоксии, вызванной респираторной обструкцией, включая атипичную пневмонию, вызванную новой коронавирусной инфекцией. Дело в том, что после орального введения этих лекарств в организм пациента лекарства появляются в крови только через 30 минут после попадания их в желудок. При этом возможно развитие таких побочных эффектов, как тошнота и рвота. Иными словами, известные отхаркивающие средства и муколитики не обеспечивают немедленную нормализацию содержания кислорода в крови при тяжелой степени гипоксии. Эти лекарства применяются в основном для облегчения отхождения густой и вязкой мокроты при хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ), которая часто связана с курением сигарет и осложняется обструкцией воздушного потока на выдохе [3]. Влияние аэрозоля щелочного раствора перекиси водорода для ингаляций на биомеханику дыхания при респираторной обструкции Нет сомнений в том, что респираторная обструкция, возникающая в критической стадии атипичной пневмонии, вызванной COVID-19, нарушает биомеханику дыхания, угнетает внутрилегочную оксигенацию крови и ведет к гипоксии. Механической причиной обструкции дыхания и угнетения всасывания кислорода в кровь является закупорка дыхательных путей густой слизью и гноем. Причем в критической стадии двухсторонней атипичной пневмонии в некоторых случаях указанная респираторная обструкция может приобретать тотальный характер. Такая закупорка дыхательных путей слизью и гноем способна прекратить доставку кислорода практически ко всем альвеолам, снизить уровень кислорода в крови до чрезмерно низких значений и вызвать гипоксию тяжелой степени. В подобной ситуации для сохранения жизни пациента требуется экстренная медицинская помощь, направленная на немедленное увеличение содержания кислорода в крови. С этой целью во всем мире используют газ кислород, который вводят в систему дыхания с помощью дыхательных масок, интубационных трубок и дыхательных аппаратов. Однако кислород, вводимый в легкие со стороны верхних дыхательных путей, не в состоянии пройти по ним до конца - вплоть до альвеол, поскольку путь им перекрывают гнойные массы, закупорившие бронхи. Поэтому традиционная технология введения кислорода и общепринятая технология вентиляции легких при респираторной обструкции, вызванной закупоркой бронхов слизью и гноем, не всегда восстанавливает биомеханику дыхания, внутрилегочную оксигенацию крови и имеет низкую эффективность реанимации при тяжелой степени гипоксии при COVID-19 [12]. В последние годы для реканализации закупоренных гноем и слизью дыхательных путей при тяжелой степени гипоксии был разработан аэрозоль растворителя гноя, который был рекомендован для ингаляций через верхние дыхательные пути [11]. Растворители гноя - это новая группа антисептических средств, обладающая способностью разрыхлять густые гнойные массы и сгустки крови. Эти лекарственные средства были открыты в России. Разработанные растворители гноя - это теплые щелочные растворы перекиси водорода, которые при локальном взаимодействии с гнойными массами разрушают и разжижают их в процессе холодного кипения, вызванного, с одной стороны, каталазным расщеплением перекиси водорода до воды и газа кислорода, а с другой стороны, щелочным омылением белково-липидных комплексов. Эти препараты представляют собой растворы 0,5-3 % перекиси водорода и 2-4 % бикарбоната натрия при температуре + 42 °С [1]. Обнаружено, что ингаляционное введение разработанного аэрозоля растворителя гноя почти полностью разжижает и разрыхляет густую слизь, гной и мокроту с прожилками крови в бронхах за счет каталазного расщепления перекиси водорода. При этом густые биологические массы разжижаются водой и разрушаются холодными «взрывами» пузырьков газа кислорода, образующихся из перекиси водорода при ее расщеплении ферментом каталазой. Дело в том, что гнойные массы, кровь, мокрота с прожилками крови и отдельные эритроциты содержат большое количество фермента каталазы [1]. В связи с этим предполагалось, что при неспецифической пневмонии, осложненной обструктивным гнойным бронхитом, биомеханика дыхания может быть срочно нормализована в амбулаторных условиях с помощью однократной ингаляции теплого аэрозоля растворителя гноя. Было показано, что приступ удушья, вызванный обструктивным бронхитом, может быть устранен ингаляционным введением указанного аэрозоля практически немедленно, а положительное терапевтическое действие может быть сохранено повторными введениями лекарства. Для этого был рекомендован аэрозоль, приготовленный из раствора 0,5 % перекиси водорода и 1,2 % бикарбоната натрия при рН 8,5, осмотической активности 290 мосмоль/л воды и местной температуре +55 °С. Ингаляции такого аэрозоля рекомендовано применять как однократно для устранения приступа удушья, так и многократно (ежедневно по 3 раза в день) для профилактики приступов удушья. Продолжительность таких ингаляций должна быть не более 5 минут каждая. Отмечено, что разработанный аэрозоль растворителя гноя облегчает отхаркивание, дыхание, расширяет просвет бронхов и увеличивает содержание кислорода в дыхательных путях без приступов бронхоспазма. Эффективность лекарственного средства была подтверждена положительной бронхолитической пробой бронхов с ингаляцией вентолина [11]. Несмотря на указанные преимущества, аэрозоль растворителя гноя имеет недостаток, который снижает его скорость и эффективность при тяжелой степени гипоксии, особенно при субтотальной и тотальной закупорке дыхательных путей гноем и слизью. Дело в том, что аэрозоль - это газообразная лекарственная форма, которая не обеспечивает моментальное введение в легкие раствора растворителя гноя в объеме около 1 миллилитра и более. В то же время, при двухсторонней субтотальной и тотальной обтурации дыхательных путей гноем и слизью срочная эффективная реканализация дыхательных путей может быть достигнута введением такого раствора в объеме около 1 мл. Кроме этого, ингаляционное введение раствора растворителя гноя в легкие со стороны верхних дыхательных путей не обеспечивает немедленное взаимодействие лекарственного средства с периферическими участками дыхательных путей и альвеолами, их оксигенирование и реканализацию всей длины дыхательных путей при однократном введении. Дело в том, что при «верхнем» введении аэрозоля он вспенивает гной, слизь и мокроту с прожилками крови не в периферических участках бронхиол и альвеол, а в самом начале дыхательных путей. Причем аэрозоль проникает только в вентилируемые, т.е. незакупоренные участки дыхательных путей, и не проникает с вдыхаемым воздухом в полностью закупоренные их участки, поэтому не обеспечивает их немедленную реканализацию. Помимо этого, при верхнем введении аэрозоля он вспенивает слизь, мокроту и гной, расположенные в трахее, крупных и средних бронхах, из которых пена выталкивает саму себя в сторону полости рта и носа, но не в сторону альвеол, так как периферические участки дыхательных путей труднопроходимы и первыми закупориваются слизью и гноем. Последнее явление характерно для атипичной пневмонии и проявляется на рентгеновских снимках потерей воздушности легких в области периферических участков. Применение внутрилегочной инъекции раствора перекиси водорода для устранения гипоксии и нормализации биомеханики дыхания при тотальной респираторной обструкции Перед началом исследований мы предположили, что срочное растворение в периферических участках дыхательных путях слизи и гноя с превращением их в кислородную пену может быть достигнуто с помощью внутрилегочной инъекции щелочного раствора перекиси водорода (растворителя густого гноя). При этом мы исходили из того, что внутрилегочная инъекция 0,5-1 мл раствора перекиси водорода способна обеспечить немедленную внутрилегочную оксигенацию крови независимо от возможности пассивных и активных дыхательных движений грудной клетки и диафрагмы за счет немедленного вспенивания гноя и слизи в периферических отделах дыхательных путей и увеличения до максимальных значений содержания газа кислорода в них. Кроме этого, предполагалось, что внутрилегочная инъекция обеспечит выталкивание пены через верхние дыхательные пути наружу, осуществляя их реканализацию по всей длине, что будет способствовать нормализации биомеханики дыхания. При этом в научной и патентной литературе отсутствовали сведения о предложении внутрилегочной инъекции щелочного раствора перекиси водорода пациентам, страдающим респираторной обструкцией и гипоксией при тяжелой степени атипичной пневмонии, вызванной COVID-19. Первоначально нами были проведены исследования в лабораторных условиях in vitro с изолированными легкими 2 здоровых беспородных кроликов. В трахею изолированных легких вводилось по 30 мл искусственной мокроты при температуре +37 °С, содержащей гемолизированную кровь кролика (гемолизированная кровь использовалась с целью обогащения каталазой и придания окраски мокроте). Для этого была разработана «Искусственная мокрота для моделирования респираторной обструкции при СOVID-19» (Заявка № 2021102033 от 28.01.2021). Затем под визуальным контролем состояния трахеи осуществлялась внутрилегочная инъекция 1 мл раствора растворителя гноя при температуре +42 °С. В качестве растворителя гноя был применен раствор 3 % перекиси водорода и 1,8 % гидрокарбоната натрия. При этом были получены следующие результаты. Через 1 секунду после внутрилегочной инъекции 1 мл растворителя гноя регистрировалось появление пены белого цвета в трахее. Через 1,5 секунды пена заполняла собой всю трахею и начинала извергаться из нее наружу. При этом слышалось шипение и наблюдалось разбрызгивание пены. Одновременно с этим отмечалось изменение цвета ткани легкого с алого на светло-алый цвет и изменение цвета видимой на глаз поверхностной крови с вишневого цвета на ярко красный цвет. Следовательно, при тотальной обструкции изолированных легких искусственной мокротой внутрилегочная инъекция 1 мл щелочного раствора перекиси водорода обеспечивает немедленную оксигенацию легких за счет моментального (на конце иглы) вспенивания мокроты с выталкиванием пены через трахею наружу. Затем было проведено экспериментальное исследование динамики внутрилегочной оксигенации крови у живого беспородного кролика массой 1,7 кг после введения в его трахею 20 мл искусственной мокроты, а затем - после внутрилегочной инъекции 1 мл раствора растворителя гноя. Для исследования динамики оксигенации крови был использован пульсоксиметр марки Pulse oximeter MD3002C23 “Little Doctor”, который был установлен на правое ухо кролика за 10 минут до начала введения в трахею искусственной мокроты. Искусственная мокрота была введена эндотрахеально посредством предварительной трахеостомии. Трахеостомия была осуществлена в условиях локальной инфильтрационной анестезии раствором 0,25 % новокаина. Перед введением искусственной мокроты в трахею через интубационную трубку был введен ингаляционно аэрозоль, полученный из раствора 1% лидокаина гидрохлорида с помощью бытового пульвелизатора. При этом были получены следующие показатели оксигенации крови. Сразу после введения в трахею кролика 20 мл искусственной мокроты с гемолизированной кровью значения оксигенация крови прогрессивно уменьшались и через 3 мин достигли 40 %. В этот момент была произведена внутрилегочная инъекция 1 мл раствора растворителя гноя в правую половину грудной клетки кролика. Для этого сделали инъекцию в ткань легкого между 7 и 8 ребрами справа в области проекции линии, расположенной посередине расстояния между позвоночником и задней подмышечной линией. С помощью внутрилегочной инъекции ввели в ткань легкого 1 мл раствора 3 % перекиси водорода и 1,8 % гидрокарбоната натрия при температуре +37 °С под контролем состояния трахеи и интубационной трубки, установленной в трахею. Через 1, 3 и 8 секунд показатель оксигенации крови составил (соответственно) 46, 50 и 79 %. В этот момент у кролика появилось самостоятельное дыхание. Через 30 мин кролика умертвили путем внутрисердечного введения 2 мл раствора 2 % лидокаина гидрохлорида. Кролик умер мгновенно. Тут же после этого вскрыли его грудную клетку и исследовали легкое и содержимое полостей сердца и крупных магистральных кровеносных сосудов. Ткань правого легкого имела светло-розовый цвет, была воздушной и осталась на поверхности раствора 0,9 % натрия хлорида, ткань левого легкого имела частично розовый цвет (в области нижних сегментов), частично - вишневый цвет (в области верхних сегментов), была полувоздушной и наполовину тонула в растворе 0,9 % натрия хлорида. Полости сердца и магистральных сосудов были заполнены кровью и кровяными сгустками темно- вишневого цвета. В них отсутствовал газ. Не было газа и газовых пузырей в них, а также не было следов газа в плевральных полостях. Таким образом, внутрилегочная инъекция 1 мл щелочного раствора перекиси водорода при тотальной закупорке легких искусственной мокротой с гемолизированной кровью обеспечивает немедленное (на конце иглы) кислородное вспенивание мокроты в легких, устранение тяжелой степени гипоксии за счет внутрилегочной оксигенации крови и восстановления биомеханики дыхания. Разработанный способ получил название «Способ оксигенации легких при COVID-19» (Заявка № 2021102618 от 04.02.2021). Сущность способа заключается в однократной внутрилегочной инъекции 1 мл раствора 3 % перекиси водорода и 1,8 % натрия гидрокарбоната при температуре +37…+44 °С.

Об авторах

А. Л Ураков

Ижевская государственная медицинская академия; Институт механики Удмуртского федерального исследовательского центра Уральского отделения Российской академии наук

Н. А Уракова

Ижевская государственная медицинская академия

Список литературы

Статистика

Просмотры

Аннотация - 152

PDF (Russian) - 317

Ссылки

• Ссылки не определены.