COVID-19: ОПТИМИЗАЦИЯ БИОМЕХАНИКИ ДЫХАНИЯ АЭРОЗОЛЕМ РАСТВОРИТЕЛЯ ГНОЯ

  • Авторы: Ураков А.Л1,2, Уракова Н.А1
  • Учреждения:
    1. Ижевская государственная медицинская академия
    2. Институт механики Удмуртского федерального исследовательского центра Уральского отделения Российской академии наук
  • Выпуск: Том 25, № 1 (2021)
  • Страницы: 99-104
  • Раздел: Статьи
  • URL: https://ered.pstu.ru/index.php/rjb/article/view/2292
  • DOI: https://doi.org/10.15593/RZhBiomeh/2021.1.07
  • Цитировать

Аннотация


Особенностью течения заболевания, вызванного коронавирусом, является развитие тяжелой неспецифической пневмонии, которая нарушает газообмен в дыхательной системе и вызывает гипоксию. Чтобы спасти жизнь больным в критической стадии неспецифической пневмонии, необходимо устранить гипоксию. С этой целью широко применяется принудительная механическая вентиляция легких с использованием дыхательных газов, обогащенных кислородом. Однако повышение давления, объема и концентрации кислородного газа во вдыхаемом воздухе не всегда устраняет гипоксию у пациентов с COVID -19. Дело в том, что при этом заболевании причиной симптома удушья является густая слизь и гной, которые заполняют просвет бронхов. Именно слизь и гной, закупоривающие бронхи, не позволяют восстановить воздушность легких, газообмен и оксигенацию крови при неспецифической пневмонии. В связи с этим именно обструкция бронхов, вызванная слизью и гноем, вызывает критическую стадию заболевания при неспецифической пневмонии, вызванной коронавирусом. В этих условиях из-за отсутствия муколитического аэрозоля для ингаляции, который эффективно растворял бы густую слизь и густой гной, ничего не остается для спасения жизни пациента, как устранить гипоксию с помощью экстракорпоральной мембранной оксигенации. Однако экстракорпоральная мембранная оксигенация - это очень дорогой и очень опасный метод лечения, который сам по себе вызывает смерть почти половины пациентов. В связи с этим для повышения эффективности принудительной вентиляции легких предлагается использовать специальный аэрозоль, который при вдыхании способен быстро растворять слизь и гной в бронхах и выводить их наружу. Дана рецептура такого аэрозоля и описан пример его эффективности при обструктивном бронхите.

Полный текст

Введение Как можно восстановить возвратно-поступательное движение воздушного потока в бронхах при обструктивном гнойном бронхите? Ответ на этот вопрос имеет решающее значение при экстренном лечении больных, находящихся в критической стадии неспецифической пневмонии, вызванной коронавирусом. Найти ответ на этот вопрос необходимо как можно скорее, так как основной причиной смерти во время пандемии COVID-19 по-прежнему является гипоксия, возникающая вследствие внутрилегочного удушья из-за закупорки бронхов слизью и гноем [11]. За девять месяцев с начала пандемии число смертей от COVID-19 превысило миллион человек. При этом в отдельных странах смертность от этой болезни колеблется от 0,1 до более чем 25%. Всемирная организация здравоохранения предупредила, что эта цифра может удвоиться, если страны не предпримут более активных действий по борьбе с пандемией [4, 12]. Взаимосвязь между вентиляцией воздуха в бронхах и оксигенацией Движение воздушного потока в бронхах по направлению к альвеолам легких и в обратном направлении достигается циклическими изменениями объема грудной полости вместе с объемом легких. Эти изменения объема грудной полости и легких происходят вследствие последовательных сокращений и расслабления мышц диафрагмы и грудной стенки [7]. Обычно воздух входит и выходит из легких в ответ на разницу в давлении. Когда давление воздуха в альвеолярных пространствах падает ниже атмосферного, воздух поступает в легкие при условии, что бронхи открыты и не заполнены слизью и гноем. При неспецифической пневмонии, вызванной COVID-19, слизь и гной очень плотно закрывают просвет бронхов [8]. При этом даже сильно повышенное положительное и сильно пониженное отрицательное давление воздуха, создаваемое в бронхах принудительной искусственной вентиляцией легких, не обеспечивает возвратно-поступательного движения воздушных масс в сторону альвеол легких и обратно. В этих условиях даже чистый газообразный кислород не достигает альвеол и не может всасываться в кровь через легкие, что вызывает удушье и гипоксию, несмотря на максимальные сокращения и расслабление диафрагмы и грудных мышц и/или интенсивную принудительную вентиляцию легких [13]. В таких случаях насыщение крови кислородом возможно только за счет внелегочного дыхания [10]. Экстракорпоральная мембранная оксигенация используется с этой целью во всем мире [6]. Однако смертность от экстракорпоральной мембранной оксигенации при дыхательной недостаточности часто может превышать 50%. Кроме того, экстракорпоральная мембранная оксигенация стоит от 5000 до 10 000 долларов в день [5]. Влияние щелочного раствора перекиси водорода на текучесть гноя Можно ли спасти жизни пациентов, умирающих от COVID-19, без экстракорпоральной мембранной оксигенации? Да, можно, если срочно очистить бронхи от слизи и гноя. Показано, что одной из причин низкой эффективности реанимации больных с тяжелой стадией неспецифической пневмонии на сегодняшний день является то, что общепринятый стандарт комплексной терапии не содержит антисептических средств, растворяющих гной (растворители гноя), а технологии их применения не разработаны [11]. Несмотря на то, что гнойные заболевания известны уже давно, общепринятые средства и технологии лечения не обеспечивают быстрого растворения густого гноя и густой слизи и их быстрого выведения наружу. Однако несколько лет назад в России была открыта новая группа препаратов, эффективность которых превосходит все известные антисептические, дезинфицирующие, косметические и гигиенические средства [2, 3, 9]. Показано, что растворители гноя представляют собой теплые водные растворы с умеренной щелочной, гиперосмотической и окислительной активностью, которые вызывают процесс холодного кипения в биологической массе. Основными ингредиентами лекарств, растворяющих гной, являются вода, перекись водорода и гидрокарбонат натрия. Наиболее быстро, эффективно и безопасно действующими растворителями гноя являются растворы 0,5-3% перекиси водорода и 2-4% гидрокарбоната натрия при температуре +42 °С. Механизм действия этих препаратов заключается в том, что при локальном взаимодействии с гноем эти лекарственные средства вызывают щелочное омыление белково-липидных комплексов в нем. В то же время фермент каталаза (который всегда присутствует в гное) разлагает перекись водорода на газообразный кислород и воду, что обеспечивает образование пузырьков газа кислорода. Так начинается процесс холодного кипения. Все вместе это срочно размягчает, растворяет и разрыхляет густой гной и густую слизь. Исходя из этого авторы предположили, что одним из перспективных показаний к применению растворителей гноя может быть неспецифическая пневмония, вызванная COVID-19 и осложненная бронхиальной обструкцией из-за густой слизи и гноя внутри просвета бронхов. Аэрозоль растворителя гноя и биомеханика дыхания Показано, что для оптимизации биомеханики дыхания при неспецифической пневмонии, осложненной обструктивным гнойным бронхитом, необходимо растворение густой слизи и густого гноя внутри бронхов. Очевидно, что нет альтернативы местному применению препаратов, растворяющих густую слизь и густой гной для улучшения оксигенации при вентиляции легких. Первым препаратом, предложенным для этой цели, был «Аэрозоль для ингаляций при обструктивном бронхите» (RU 2735502) [1]. Дата вступления в силу имущественных прав по данному патенту - 09.01.2020. Данный аэрозоль, обеспечивающий размер микрочастиц в диапазоне 0,5-2 мкм путем дисперсного распыления жидкостей с использованием ультразвуковых, компрессионных и струйных ингаляторов и небулайзеров, готовят из раствора 0,3-0,5% перекиси водорода и 1,2% гидрокарбоната натрия, который обладает следующими физико-химическими свойствами: щелочностью при рН 8,5, осмотической активностью при 280-300 мосмоль/л воды и температурой от +41 до +55 °C. Раствор может также включать 0,5% лидокаина гидрохлорида. Показано, что при вдыхании аэрозольные микрочастицы размером 0,5-2 мкм быстро и глубоко проникают внутрь просвета бронхов вплоть до мест полной закупорки и/или до альвеол, независимо от наличия гноя и слизи. При этом аэрозольные частицы оседают на всей поверхности гноя и слизи, покрывающих трахею и бронхи, и взаимодействуют с этими биологическими массами. При местном взаимодействии густая слизь и гной быстро растворяются за счет их термического щелочного омыления. В то же время биологические массы разрыхляются за счет выделения пузырьков газа кислорода, который образуется в результате каталазного расщепления перекиси водорода, так как гной содержит фермент каталазу. Установлено, что изобретенная рецептура и физико-химические свойства раствора являются оптимальными при его использовании в качестве аэрозоля для ингаляций. В частности, аэрозоль при вдыхании должен иметь температуру от +41 до +55 °C. Дело в том, что такая локальная гипертермия необходима для максимального ускорения скорости химических и физико-химических процессов при взаимодействии аэрозольных микрочастиц с белковыми и белково-липидными комплексами гноя и слизи по закону Аррениуса. При этом верхний предел температуры вдыхаемого аэрозоля +55 °С доказан безопасностью вдыхания пара в турецкой бане хамам при этой температуре и не выше ее. Ингаляционное введение разработанного аэрозоля во время приступа удушья, вызванного обструктивным бронхитом, показало, что заявленный аэрозоль через несколько секунд после начала ингаляции почти полностью разрыхляет и растворяет густой гной и густую слизь в нижних бронхах, быстро способствует отхаркиванию мокроты, после чего удушье исчезает на несколько часов. Динамика показателей бронхолитической пробы при вдыхании аэрозоля растворителя гноя В условиях поликлиники изучена динамика биомеханики дыхания у 3 взрослых пациентов с дыхательной недостаточностью, возникшей вследствие обструктивного бронхита. Исследования проводились до и после вдыхания аэрозоля растворителя гноя [6]. До начала исследования все пациенты в течение 2 недель вдыхали влажные и теплые аэрозоли с микрочастицами 5 мкм при температуре +40 °С с помощью небулайзера OMRON Comp Air NE-C24. Аэрозоли готовили из кипяченой воды, к которой добавляли питьевую соду (4 чайные ложки соды на 1 л воды). Ингаляции проводились 3 раза в день и продолжались каждый раз по 5 минут. Затем все 3 пациента были направлены на спирометрию. Спирометрию проводили каждому пациенту в стандартных условиях, а именно через 2,5 часа после приема беродуала. Результаты стандартной спирометрии показали, что у всех больных отсутствовали данные о наличии бронхоспазма, но имелись данные об обструктивном характере вентиляционных нарушений. У всех больных имелась обструкция дыхательных путей 2-й степени. В то же время у всех пациентов была отрицательная бронхолитическая проба (отсутствие бронхиальной дилатации после ингаляции вентолина (3 дозы - 300 мкг). Поскольку традиционные ингаляции аэрозолей известных лекарственных средств не давали терапевтического эффекта, спирометрические исследования подтвердили обструктивный характер дыхательной недостаточности, а больные стали жаловаться на тяжесть дыхания, одышку и физическую слабость, было решено использовать 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. Температура вдыхаемого аэрозоля и вдыхаемого воздуха поддерживалась в пределах +55 °С за счет того, что больные находились в сауне с температурой воздуха +55 °С во время ингаляции аэрозоля. Аэрозольные ингаляции проводили 3 раза в день (утром, в обед и вечером), каждый раз продолжительностью до 5 минут. В результате у всех больных с первого дня приема заявленного аэрозоля наблюдалось эффективное разведение густого и липкого гноя в бронхах и отхаркивание жидкой слизи и гноя. У всех пациентов на 2-3-й день ежедневного приема заявленного аэрозоля облегчалось дыхание и исчезала одышка при подъеме по лестнице. В последующие дни у всех 3 больных наблюдалось прогрессирующее улучшение вентиляционной активности легких и уменьшение симптомов дыхательной недостаточности. Они полностью выздоровели за 10 дней. Отмечено, что заявляемый аэрозоль обеспечивает срочное растворение густого гноя, густой слизи с прожилками крови, а также лучшее отхаркивание, облегчение дыхания, расширение просвета бронхов, увеличение кислорода в бронхах без местного раздражающего действия, без усиления симптомов обструктивного бронхита, без пневмонии, ацидоза, алкогольной интоксикации и бронхоспазма. Для подтверждения диагноза выздоровления было проведено спирометрическое исследование пациентов. Полученные результаты подтвердили отсутствие симптомов бронхоспазма и наличие положительной бронхолитической пробы у 3 больных, а именно расширение бронхов после ингаляции вентолина (3 дозы - 300 мкг). Заключение Коронавирус вызывает развитие атипичной пневмонии, которая обычно проявляется двусторонним поражением легких. При тяжелой форме атипичной пневмонии слизь и гной выделяются в просвет дыхательной системы. В результате слизь и гной могут полностью вытеснить воздух из легких, и легкие потеряют свою воздушность. Вентиляция легких постепенно снижается. Это приводит к гипоксии. Клинически это состояние сходно с состоянием, наблюдаемым при обструктивном бронхите другой этиологии. Поэтому для спасения жизни больных необходима искусственная вентиляция легких. Но она не всегда обеспечивает необходимую оксигенацию крови, так как в стандарт лечения не входят санирующие средства, освобождающие дыхательные пути от гноя и слизи, а именно растворители слизи и гноя. Однако в последние годы в России была открыта новая группа лекарств, получившая название «растворители гноя», и был изобретен аэрозоль для ингаляционного лечения обструктивного бронхита. Аэрозоль готовят из раствора 0,3-0,5% перекиси водорода и 1,2% бикарбоната натрия. Этот раствор имеет щелочность при рН 8,5, осмотическую активность при 280-300 мосмоль/л воды и температуру от +41 до +55 °C. Показано, что ингаляционное применение этого отечественного аэрозоля растворителя гноя эффективно и быстро растворяет густую слизь и густой гной в бронхах, восстанавливает биомеханику дыхания и устраняет гипоксию при удушье, вызванную закупоркой бронхов гноем и слизью.

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

  1. Аэрозоль для ингаляций при обструктивном бронхите: пат. Рос. Федерации A61K 31/167 A61K 31/327 A61K 9/12 A61P 11/10 / Самылина И.А., Альес М.Ю., Ураков А.Л., Уракова Н.А., Нестерова Н.В., Марков В.Н., Столяренко А.П. - № 2735502; заявл. 09.01.2020, опубл. 03.11.2020.
  2. Ураков А.Л. Газы как ингредиенты лекарств // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. - 2020. - Т. 18, № 4. - С. 351-358.
  3. Ураков А.Л. Растворители гноя как новые лекарственные средства с уникальными физико-химическими свойствами // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. - 2019. - Т. 17, № 4. - С. 89-95.
  4. As the COVID-19 death toll passes 1 million, how does it compare to other major killers?, avaliable at: https://www.weforum.org/agenda/2020/09/covid-19-deaths-global-killers-comparison/ (accessed: 8 February 2021).
  5. Harvey M.J., Gaies M.G., Prosser L.A. U.S. and international in-hospital costs of extracorporeal membrane oxygenation: a systematic review // Applied Health Economics and Health Policy. - 2015. - Vol. 13, no. 4. - P. 341-357.
  6. Pappalardo F., Crivellari M. Predicting outcome of venovenous ECMO: look outside the lung! // Journal of Thoracic Disease. - 2018. - Vol. 10, no. 3. - P. 1356-1360.
  7. The mechanics of breathing, avaliable at: https://www.britannica.com/science/human-respiratory-system/The-mechanics-of-breathing (accessed: 8 February 2021).
  8. Urakov A., Urakova N. COVID-19. Cause of death and medications // International Journal of Comprehensive and Advanced Pharmacology. - 2020. - Vol. 5, no. 2. - P. 45-48.
  9. Urakov A., Urakova N., Reshetnikov A. Oxygen alkaline dental's cleaners from tooth plaque, food debris, stains of blood and pus: a narrative review of the history of inventions // Journal of International Society of Preventive & Community Dentistry. - 2019. - Vol. 9, no. 5. - P. 427-433.
  10. Urakov A.L. COVID-19: Original simple and cheap extrapulmonary oxygenation as an alternative to ECMO // Journal of Bio Innovation. - 2020. - Vol. 9, no. 4. - P. 648-654.
  11. Urakov A.L., Urakova N.A. COVID-19: What drug can be used to treat a new coronavirus disease and why // Journal of Bio Innovation. - 2020. - Vol. 9, no. 3. - P. 241-251.
  12. World Health Organisation. Estimating mortality from COVID-19, avaliable at: https://www.who.int/news-room/commentaries/detail/estimating-mortality-from-covid-19 (accessed: 8 February 2021).
  13. Wunsch H. Mechanical ventilation in COVID-19: interpreting the current epidemiology // American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. - 2020. - Vol. 202, no. 1. - P. 1-4.

Статистика

Просмотры

Аннотация - 104

PDF (Russian) - 66

Ссылки

  • Ссылки не определены.

© Российский журнал биомеханики, 2022

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах