4.1.1.3. Лечебное гиперпноэ (Лечебная гипервентиляция).

Данный метод детоксикации основан на увеличение минутного объема вентиляции (МОВ) (минутной альвеолярной вентиляции (МАВ)) и элиминации токсикантов, способных выделяться с выдыхаемой газовой смесью. Этот вариант детоксикации организма является достаточно эффективным при острых отравлениях такими веществами, как:

- сероуглерод (до 70% его выделяют лёгкие);

- галогенизированные углеводороды (Henderson Y. Resuscitation: from carbon monoxid asphyxia, from ether or alcohol intoxication, and from respiratory failure due to other causes; with some remarks also on the use of oxygen in pneumonia, and inhalational therapy in general. JAMA 83, 758–764. цит. по Fisher J.A. et al., 2011; Teschke R., 2018);

- этанол (Klostranec J.M. et al., 2020);

- ингаляционные анестетики (Katznelson R. et al., 2010);

- угарный газ (Fisher J.A. et al., 2011).

Данная методика, как и промывание желудка, максимально эффективна в начальной (токсикогенной) фазе острого экзогенного отравления. Ее рекомендуется широко применять специалистам, работающим в бригадах скорой медицинской помощи, выезжающим на место происшествия.

Однако увеличение МОВ (МАВ) сопряжено с рядом важных патофизиологических изменений газового состава крови – прежде всего формированием гипервентиляции, гипокапнии, респираторного алкалоза (Рис.). На левой части рисунка наглядно показано, что увеличение МОВ в обычных условиях (P_ICO₂  0 мм рт.ст. – уровень указан стрелками) приводит к значительному снижению P_etCO₂ – формируя состояние гипокапнии (гипервентиляция).

Отрицательные стороны таких сдвигов физико-химического гомеостаза состоят в снижении коронарного (Case R.B. et al., 1975) и мозгового кровотока (Keti S.S., Schmidt C.F., 1948), уменьшение доставки кислорода в ткани этих органов (Case R.B. et al., 1975; Rucker J. et al., 2002), что, с большой вероятностью, может способствовать усилению как функциональных, так и органических повреждений этих органов на фоне острого экзогенного отравления, усугубляя течение не только токсикогенной, но и соматогенной фазы отравления (Рис.).

Рисунок. Влияние роста минутной вентиляции легких на уровень парциального давления углекислого газа в конечной порции выдыхаемой газовой смеси.

Рисунок. Влияние гипервентиляции (линия с закрашенными кружками) и гиперпноэ с нормокапнией (линия со светлыми кружками) на фоне нормобарической оксигенотерапии у пациентов на фоне отравления угарным газом на скорость кровотока в средней мозговой артерии (VCМА) и доставку кислорода в головном мозге (DO₂) в сравнении с контрольными данными (определенными у испытуемых в обычных «нормальных» условиях) (Rucker J. et al., 2002).

Оценивая данные, представленные на рисунке, можно заключить, что на фоне нормобарической оксигенотерапии с гипервентиляцией отмечалось значимое снижение скорости кровотока в средней мозговой артерии, определенной методом транскраниальной допплерографии, приводящее к уменьшению доставки кислорода к клеткам головного мозга. При сохранении стабильного уровня диоксида углерода в крови, которое достигалось посредством подачи во вдыхаемой газовой смеси углекислого газа эти параметры мало отличались от таковых в нормальных условиях.

На правой части рисунка показано, что сопоставимые и даже более высокие значения МОВ без снижения P_etCO₂ достигаются при использовании в качестве инспираторной газовой смеси углекислого газа (стрелками показано P_ICO₂, которое увеличивается пропорционально росту МОВ для обеспечения состояния нормокарбии).

В результате более чем столетнего изучения этого вопроса было установлено, что основным фактором, определяющим элиминацию такого рода токсических веществ из организма, является именно минутная альвеолярная вентиляции, а использование инспираторных фракционных концентраций СО₂ служит задачам снижения пагубных влияний нарастающей гипокапнии на возможность реализовывать спонтанное увеличение МОВ, или снижать неблагоприятные патофизиологические эффекты при проведении принудительной вентиляции (Fisher et al., 1999, 2011).

На рисунках представлены результаты эффективности раннего использования гиперпноэ в процессах снижения концентрации токсинов в крови пациентов.

Рисунок. Схематическая диаграмма, иллюстрирующая кинетику карбоксигемоглобина (СОHb) у матери (линии красного цвета) и плода (линии бирюзового цвета) после 3-часовой экспозиции в среде с CO и после начала детоксикационных мероприятий (заимствовано из Longo L.D., Hill E.P., 1977).

На рисунке показано, что через 1 час после первоначального воздействия CO на мать происходит повышение содержания токсиканта в крови плода. Это обусловлено низким парциальным давлением CO (PCO) в плазме, так как он прочно связан с гемоглобином (Hb) матери. С 1-го по 5-й час вне лечебных мер происходит дальнейшее повышение уровня COHb, связанное с увеличением PCO. В результате этого монооксид углерода активнее диффундировать в ткани плода. При достижении состояния равновесия уровень COHb плода начинает превышать его у матери (обозначено пунктирными черными линиями на рисунке после их перекреста). После начала детоксикационных мероприятий до момента достижения состояния равновесия уровень COHb быстро снижается на фоне гиперпноэ с оксигенотерапией (быстрое гипербалическое снижение СОНв, обозначенное красными и бирюзовыми точечными пунктирными линиями). Период полувыведения CO у матери в этой ситуации составлял около 80 минут. СОНв снижался и при использовании нормобарической оксигенотерапии (пунктирные черточные линии красного и бирюзового цвета с 3-го по 10-й часы). Из-за большего сродства Нв плода к CO уровень COHb плода продолжал расти и превышать материнский уровень. Ускорение элиминации CO из организма матери ускоряло его выведения из организма плода.

Рисунок. Влияние изокапнического гиперпноэ на элиминацию этанола из крови (красные кривые – изокапническое гиперпноэ, синие – легочная гипервентиляция). Черной стрелкой отмечено время начала детоксикационной терапии (исследование проведено на здоровых добровольцах с сохраненным спонтанным дыханием) (Klostranec J.M. et al., 2020).

Для стимуляции инспираторной активности пациента (повышения МОВ) и предотвращения неблагоприятных сдвигов газового и кислотно-основного состояния при использовании этой методики еще более 100 лет назад было предложено использование карбогена (Fisher J.A. et al., 2011):

Карбоген (от латинского Carbogenum, «смесь Ме́дуны») — смесь газов, содержащая кислород и углекислый газ. «Смесью Ме́дуны» такой состав газов назван в честь ее изобретателя - венгерского психиатра Ладисласа Ме́дуны (1896—1964). Доля газов в «смеси Медуны» составляет 70% - кислорода и 30% - углекислого газа. В настоящее время карбогеном называют смесь газов, содержание углекислого газа в которых составляет от 1,5% до 50%.

Механизм увеличения МОВ при использовании карбогена у пациентов с сохраненной активностью дыхательного центра и спонтанной вентиляцией связывают с активацией центральных цеморецепторов повышенным парциальным давлением диоксида углерода (Рис.).

Рисунок. Принципиальный механизм повышения МОВ (МАВ) при использовании карбогена.

Принципиальные этапы такой стимуляции могут быть представлены следующим образом (Fisher J.A. et al., 2011; Hatch R.J. et al., 2023):

1. Повышение фракционной концентрации углекислого газа во вдыхаемой газовой смеси (F_iCO₂).

2. Повышение парциального давления углекислого газа (диоксида углерода) в:

- альвеолярном воздухе (Р_АСО₂),

- легочных капиллярах (Р_ССО₂),

- артериальной крови (Р_аСО₂).

3. Повышение парциального давления диоксида углерода в интерстициальной жидкости головного мозга и ликворе.

4. Активизация центральных хеморецепторов в области дна 4-го желудочка головного мозга.

5. Усиление активности дыхательного центра.

6. Стимуляция системы внешнего дыхания с целью ликвидации ятрогенной гиперкапнии.

7. Сохранение нормокапнии на фоне повышенного уровня МОВ.

В исследованиях показано, что для эффективной элиминации токсикантов при использовании гиперпноэ необходимо увеличение МОВ приблизительно в 2-6 раз (Рис.)

Рисунок. Полупериод снижения COHb в зависимости от величины минутной вентиляции легких у людей.

На рисунке отражены результаты двух серий опытов, в которых семь мужчин подвергались воздействию угарного газа до тех пор, пока уровень карбоксигемоглобина в крови не достигал 10–12%. Затем в первой серии опытов испытуемые с целью детоксикации дышали 100% кислородом (т.н. нормобарическая оксигенация; светлые фигурки на рисунке). Минутный объем вентиляции при этом составлял от 4,3 до 9,0 л/мин. Во втором случае испытуемых просили увеличить минутную вентиляцию легких. Газовый состав вдыхаемой смеси во второй серии опытов с помощью специальных устройств регулировали таким образом, что фракционная концентрация кислорода в нем составляла - 95,2-95,5%, а углекислого газа - 4,5-4,8% (т.н. изокапническое гиперпноэ; темные фигуры на рисунке). Объем минутной вентиляции при этом увеличивался в 2-6 раз. Венозную кровь брали каждые 5 минут и анализировали на содержание карбоксигемоглобина. Как видно, наиболее быстрое снижение концентрации карбоксигемоглобина в крови отмечалось, когда значения минутной объемной вентиляции достигали 200 мл/мин/кг или 14,1 л/мин для человека весом 70 кг и более. Период полувыведения карбоксигемоглобина в крови в первой серии опытов составлял 7824 мин (M), а во второй - 316 мин (p < 0,001). Достижение состояния гиперпноэ у изначально здорового человека обычно не представляет большой сложности. Так, пациент весом 70 кг, увеличивающий МОВ до величин 15–20 л/мин, обычно легко переносит этот маневр не имея тяжелых заболеваний легких. В случаях отравления угарным газом такая лечебная тактика сокращает период полувыведения токсиканта, который сопоставим с значениями, достигаемыми при использовании более дорогого и технологически сложного метода - ГБО (Takeuchi А. et al. 2000). На эффективность достижения таких МОВ (25-30 л/мин) с целью проведения детоксикационной терапии при отравлении алифатическими углеводородами указывает и Teschke R., 2018.

Относительно длительности гиперпноэ считают, что данная методика должна быть применена в течение двух-трех полупериодов выведения угарного газа из организма, что составляет в среднем 1,5-2 часа и позволит обеспечить наиболее полное удаление токсиканта (Fisher J.A. et al., 2011).

Необходимо отметить, что наряду с преимуществами использования карбогена для проведения изокапнического гиперпноэ, использование этого препарата может иметь ряд негативных последствий или ограничений, связанных с формированием критического состояния у пациента в результате острого экзогенного отравления:

- затруднения реализации повышения МОВ в ответ на введение карбогена при формировании в результате острого экзогенного отравления острой дыхательной недостаточности;

- усиление ацидификации внутренней среды организма при использовании карбогена на фоне хронической (ХОБЛ) или острой дыхательной недостаточности;

- различная чувствительность и вентиляционный ответ на одну и туже F_ICO₂ у разных людей, что не гарантирует достаточного детоксикационной эффективности методики;

- даже на фоне F_ICO₂, составляющей 4%, что обычно увеличивает МОВ только в 2 раза, может формироваться респираторный дисстресс, в результате чего около 30% пациентов и здоровых людей не переносят дыхание карбогеном с F_ICO₂ = 5% (Fisher J.A. et al., 2011).

4.1.2. Стимуляция процессов биотрансформации токсикантов.