Применение газожидкостной искусственной вентиляции лёгких при остром ингаляционном отравлении хлором (экспериментальное исследование)

Введение. В настоящее время хлор широко используется в промышленности и сельском хозяйстве. На территории РФ существуют тысячи промышленных объектов, которые имеют запасы хлора в количествах, которые в случае возникновения аварийной ситуации могут привести к массовому поражению людей. Отравления хлором характеризуются стадийностью развития токсического процесса и проявляются развитием токсического отёка лёгких (ТОЛ). Респираторная терапия при ТОЛ заключается в использовании искусственной вентиляции лёгких (ИВЛ) с положительным давлением в конце выдоха и содержанием кислорода во вдыхаемой смеси (FiO₂) не менее 40%. В настоящее время учёными активно разрабатываются методы жидкостной искусственной вентиляции лёгких (ЖИВЛ) с использованием перфторуглеродных (ПФУ) жидкостей в качестве альтернативы газовой ИВЛ при лечении в том числе и токсического отёка лёгких. В настоящей статье показана возможность последовательного циклического применения жидкостной и газовой (перемежающейся газожидкостной) искусственной вентиляции лёгких в сочетании с гипотермией на модели острого ингаляционного поражения хлором у крыс.

Цель исследования — оценить перспективы использования метода перемежающейся газожидкостной искусственной вентиляции лёгких, сочетающейся с гипотермией, для лечения тяжёлых ингаляционных поражений хлором.

Материалы и методы. Исследование проведено на самцах крыс вида Вистар возрастом 4 месяца, массой 192,1±2,3 г. Токсический отёк лёгких инициировался 15-минутной ингаляцией хлором в расчётной дозе 35 мг/л. Животных наркотизировали и затем рандомизировали на две группы контрольную и опытную (по 6 особей в каждой) на основании критериев включения: снижение сатурации кислорода (SpO₂)<80 и увеличение частоты сердечных сокращений (ЧСС)>240 уд/мин.

В контрольной группе в течение всего исследования проводили ИВЛ. Животным опытной группы в течение часа проводили гипотермическую жидкостную вентиляцию после чего переводили на газовую, а при снижении SpO₂ и ЧСС ниже допустимых значений, цикл повторяли. При этом газовую ИВЛ продолжали до окончания эксперимента. В качестве ПФУ жидкости использовали перфтордекалин. Регистрировали ЧСС, SpO₂, ректальную температуру, общую выживаемость, а также продолжительность выживания.

Результаты. После ингаляции у всех животных наблюдалось тяжёлое поражение хлором. Через 10 мин после начала ИВЛ у животных контрольной группы наблюдалось повышение сатурации до 90% и уменьшение частоты сердечных сокращений до 220–240 уд./мин., сменявшееся на 20–25 мин. быстрым снижением SpO₂ до предельно низких значений и увеличением ЧСС, что свидетельствовало о неэффективности проводимой вентиляции и являлось причиной развития неблагоприятных исходов.

В свою очередь в опытной группе в течение первых 5 мин. после начала ЖИВЛ регистрировалось резкое снижение ЧСС до 104±3,5 уд./мин. и увеличение SpO₂ до 94±2,4%. После перевода на газовую ИВЛ время снижения контролируемых показателей ниже допустимых значений составило 45±7,9 мин. Через 5 мин. после начала второго сеанса ЖИВЛ у всех животных отмечалось повышение SpO₂ и снижение ЧСС, при этом значения указанных показателей не отличались от значений, зарегистрированных при первом сеансе. После 2-го перевода на газовую ИВЛ отмечалось непродолжительное улучшение изучаемых показателей, после которого следовало ухудшение, закончившееся неблагоприятным исходом.

При изучении выживаемости было установлено, что средняя продолжительность выживания в опытной группе была в 4,57 раза больше чем в контроле и составляла 190,0±6,3 и 41,6±3,0 мин. соответственно (р<0,001).

При оценке количества выделенной отёчной жидкости при проведении ЖИВЛ было установлено, что в ходе эксперимента у животных опытной группы было аспирировано в среднем по 5,9±1,8 мл/кг.

Средняя температура тела животных контрольной группы составляла 36,2±0,3°С. В свою очередь у животных опытной группы отмечалось резкое снижение температуры в течение первых 30 мин. проведения ЖИВЛ, в среднем на 6,1±1,2°С. После чего температура стабилизировалась и до момента гибели животных находилась в пределах 30–31°С.

При патологоанатомическом исследовании было установлено, что у животных контрольной группы большое количество отёчной жидкости и пены было обнаружено в дыхательных путях и лёгких, в то время как в опытной — отёчная жидкость преобладала в верхних дыхательных путях, а в нижних — перфтордекалин. При этом массовые коэффициенты лёгких контрольной и опытной группы составляли 1,89±0,08% и 2,70±0,03% соответственно.

Ограничения исследования. Имеются количественные ограничения по наличию животных в выборке, а также качественные ограничения в экспериментах с животными с отёком лёгких после ингаляционного отравления хлором.

Выводы. Ингаляционная затравка хлором в камере объёмом 200 л с расчётной дозой 35 мг/л в течение 15 мин приводит к молниеносному развитию токсического отёка лёгких у мелких лабораторных животных (минуя стадию первичных клинических проявлений и скрытый период). Применение ЖИВЛ с использованием ПФД позволяет эвакуировать отёчную жидкость из лёгких при токсическом отёке, вызванном тяжёлым ингаляционным отравлением хлора, и тем самым сохранить газообмен в лёгких. Применение перемежающейся гипотермической газожидкостной ИВЛ позволяет поддерживать газообмен в лёгких в том случае, когда обычная механическая вентиляции оказывается не эффективной и тем самым достоверно (р<0,001) в 4,57 раза увеличить продолжительность выживания лабораторных животных. Полученные результаты свидетельствуют о перспективности дальнейшей разработки методов респираторной поддержки на основе гипотермической ЖИВЛ в качестве средства лечения тяжёлых форм острого респираторного дистресс-синдрома, в том случае, когда традиционная ИВЛ уже не эффективна.

Этика. Исследования с участием лабораторных животных проходили с соблюдением следующих нормативных актов: Хельсинкской декларации 2000 г. «О гуманном отношении к животным», Приказа Минздрава СССР № 755 от 12.08.1977 г. «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных», Приказа Минздравсоцразвития России № 199н от 01.04.2016 г. «Об утверждении правил лабораторной практики». Протокол исследования был одобрен этическим комитетом ФГБНУ «Научно-исследовательский институт медицины труда имени академика Н.Ф. Измерова». Протокол № 4 от 25 мая 2022 года.

Участие авторов:
Исабеков Н.Р. — концепция и дизайн исследования, сбор и обработка данных, написание текста;
Тоньшин А.А. — концепция и дизайн исследования, написание текста;
Крикунов О.В. — проведение ингаляционной затравки, сбор и обработка данных;
Бонитенко Е.Ю. — концепция и дизайн исследования, редактирование.

Финансирование. Работа была выполнена в рамках государственного задания, код темы FGFE-2024-0003.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Дата поступления: 24.12.2024 / Дата принятия к печати: 14.11.2025 / Дата публикации: 07.02.2025

1. Медицинская токсикология. Национальное руководство. Лужников Е.А. Москва: ГЭОТАР-Медиа; 2014.

2. Акимов А.Г., Халимов Ю.Ш., Шилов В.В. Острые производственные отравления хлором и аммиаком: клиника, диагностика, лечение. Современные представления. Экология человека. 2012; 6: 25-3. https://doi.org/10.17816/humeco17463

3. Интенсивная терапия: национальное руководство: в 2 т. Под ред. И.Б. Заболотских, Д.Н. Проценко. 2-е изд., перераб. и доп. Москва: ГЭОТАР-Медиа, 2022; Т. 1.

4. Бонитенко Е.Ю., Белякова Н.А., Баринов В.А., Краснов К.А., Гладчук А.С., Буров А.А., и др. Применение перфторуглеродов при лечении тяжёлой бронхолёгочной патологии. Часть I: классификация методов (аналитический обзор). Медлаин.ру. 2023; 24: 1368-1397.

5. Hill S.E. Perfluorocarbons: knowledge gained from clinical trials. Shock. 2019; 52(1): 60-64. https://doi.org/10.1097/SHK.0000000000001045

6. Nocentini G., Maclaren G., Bartlett R., De Luca D., Perdichizzi S., Stoppa F., et al. Perfluorocarbons in Research and Clinical Practice: A Narrative Review. ASAIO J. 2023; 69(12): 1039-1048. https://doi.org/10.1097/MAT.0000000000002017

7. Wei F., Hu Y., Jiang M., Ye L., Yang L. Effect of perfluorocarbon partial liquid ventilation-induced hypothermia on dogs with acute lung injury. Ann. Palliat. Med. 2020; 9(4): 2141-2151. https://doi.org/10.21037/apm-20-1275

8. Rambaud J., Lidouren F., Sage M., Kohlhauer M., Nadeau M., Fortin-Pellerin E. et al. Hypothermic total liquid ventilation after experimental aspiration-associated acute respiratory distress syndrome. Ann. Intensive Care. 2018; 8(1): 57. https://doi.org/10.1186/s13613-018-0404-8

9. Richman P.S., Wolfson M.R., Shaffer T.H. Lung lavage with oxygenated perfluorochemical liquid in acute lung injury. Crit. Care Med. 1993; 21(5): 768-774.

10. Voelker M.T., Laudi S., Henkelmann J., Bercker S. Extracorporeal membrane oxygenation and perfluorocarbon in a therapy refractory case of acute respiratory distress syndrome. Ann. Thorac Surg. 2022; 113(5): e355-e358. https://doi.org/10.1016/j.athoracsur.2021.07.045

11. Исабеков Н.Р., Тоньшин А.А., Бонитенко Е.Ю. Обоснование возможности использования бронхоальвеолярного лаважа с перфторуглеродными жидкостями для лечения альвеолярной стадии токсического отёка лёгких. Медицина труда и промышленная экология. 2024; 64(2): 105-110. https://doi.org/10.31089/1026-9428-2024-64-2-105-110

12. Исабеков Н.Р., Тоньшин А.А., Бонитенко Е.Ю. Гипотермия, индуцированная бронхоальвеолярным лаважом перфторуглеродными жидкостями, как способ лечения альвеолярной стадии токсического отёка лёгких. Экспериментальное обоснование. Медицина труда и промышленная экология. 2024; 64(5): 293-302. https://doi.org/10.31089/1026-9428-2024-64-5-293-302

13. Исабеков Н.Р., Тоньшин А.А., Бонитенко Е.Ю. Обоснование возможности использования жидкостной искусственной вентиляции лёгких для лечения острого респираторного дистресс-синдрома токсического генеза. Медицина труда и промышленная экология. 2024; 64(8): 506-517. https://doi.org/10.31089/1026-9428-2024-64-8-506-517