Дыхательная газовая смесь для поддержания физиологических показателей и ускорения восстановительных процессов при развитии состояний, сопровождающихся различными видами гипоксии, и способ её применения
Владельцы патента RU 2776943:
Общество с ограниченной ответственностью "Специальная и Медицинская Техника" (ООО "Спецмедтехника") (RU)
Группа изобретений относится к медицине, а именно к экстренной и неотложной медицине, и может быть использована при необходимости поддержания физиологических показателей и ускорения восстановительных процессов при состояниях, сопровождающихся различными видами гипоксии. Для этого предложена дыхательная газовая смесь, включающая криптон, аргон, кислород и азот при следующих соотношениях компонентов, об. %: криптон 1-79, аргон 1-79, кислород 19-24, азот – остальное. Также предложен способ поддержания физиологических показателей и ускорения восстановительных процессов при состояниях, сопровождающихся различными видами гипоксии, в ходе которого пациента переводят на режим дыхания указанной газовой смесью. Изобретения обеспечивают снижение риска возникновения побочных эффектов при обеспечении возможности эффективного поддержания физиологических показателей и ускорения восстановительных процессов при развитии состояний, сопровождающихся различными видами гипоксии. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 табл., 4 пр.
Изобретение относится к медицине, в частности к экстренной и неотложной медицине, а именно к дыхательной газовой смеси, и может быть использовано для сохранения жизни и ускорения последующего восстановления при большой кровопотере средней и тяжелой степени, в том числе в полевых условиях, а также при других состояниях, связанных с развитием гипоксии различной этиологии (дыхательной, циркуляторной, гемической тканевой), таких как новая коронавирусная инфекция, полиорганная недостаточность, инфаркт, инсульт, отравления угарным газом и метгемоглобинообразователями и т.д.
На сегодняшний день проблема разработки технологий, обеспечивающих возможность продления жизнеспособности человека при ранениях и травмах является достаточно актуальной (Иванов А.О. и др. Экспериментальное исследование протективной активности искусственной газовой смеси с повышенным содержанием инертных газов на модели летальной кровопотери у кроликов. СКОРАЯ МЕДИЦИНСКАЯ ПОМОЩЬ – 2021). Возможные механизмы воздействия смесей на основе инертных газов связаны с гипометаболическим действием, сопровождающимся замедлением обменных процессов и сниженем потребления кислорода в тканях, а также поддержанием сатурации кислорода в крови.
Наиболее близкой к заявляемому изобретению является дыхательная газовая смесь (Способ длительного поддержания жизнеспособности человека в полевых условиях при ранениях с большой кровопотерей и устройство для его осуществления: патент RU2684748, Российская Федерация, заявка RU2017108880, заявл. 16.03.2017, опубл. 12.04.2019), включающая до 1-35 об. % ксенона, 30-35 об. % - аргона, не менее 21 об. % кислорода и азот – остальное. Данная дыхательная газовая смесь предназначена для использования в рамках способа, включающего остановку кровотечения путем наложения повязок и жгутов, введение кровоостанавливающих, наркотических препаратов, кровезаменителей, отличающийся тем, что раненого переводят на режим дыхания вышеописанной искусственной газовой смесью до 6 часов и более. Данное техническое решение принято за прототип.
Недостатком прототипа является относительно высокий риск побочных эффектов, обусловленный наличием в смеси ксенона, обладающего наркотическим эффектом. Это может привести к снижению уровня сознания пострадавшего вплоть до полной его утраты в результате перевода на режим дыхания газовой смесью
Техническая проблема заключается в необходимости разработки дыхательной газовой смеси для поддержания физиологических показателей и ускорения восстановительных процессов при развитии состояний, сопровождающихся различными видами гипоксии, лишенной вышеприведенных недостатков.
Технический результат состоит в снижении риска возникновения побочных эффектов при обеспечении возможности эффективного поддержания физиологических показателей и ускорения восстановительных процессов при развитии состояний, сопровождающихся различными видами гипоксии.
Технический результат достигается тем, что дыхательная газовая смесь для поддержания физиологических показателей и ускорения восстановительных процессов при развитии состояний, сопровождающихся различными видами гипоксии, включающая аргон, кислород и азот, согласно изобретению содержит криптон при следующих соотношениях компонентов, об. %:
| криптон | 1-79 |
| аргон | 1-79 |
| кислород | 19-24 |
| азот | остальное |
Технический результат также достигается тем, что в способе поддержания физиологических показателей и ускорения восстановительных процессов при состояниях, сопровождающихся различными видами гипоксии, в ходе которого пациента переводят на режим дыхания газовой смесью, включающей аргон, кислород и азот, отличающийся тем, что используют газовую смесь также включающую криптон при следующих соотношениях компонентов, об. %:
| криптон | 1-79 |
| аргон | 1-79 |
| кислород | 19-24 |
| азот | остальное |
В предпочтительном варианте реализации изобретения используют газовую смесь, содержащую 5-30 об. % криптона. В наиболее предпочтительном варианте реализации изобретения дыхательную смесь, содержащую 20-30 об. % криптона. Также в наиболее предпочтительном варианте реализации используют дыхательную смесь, содержащую 5-30 об. % аргона.
Заявляемый способ осуществляют следующим образом.
Газовую смесь готовят в замкнутом объеме специальной камере при пропускании каждого из компонентов через ротаметр и исходя из соотношения объема камеры и требуемого в нем содержания каждого из газов. В камере присутствует стравливающий избыточное давление клапан. Смешение газов происходит при включении вентилятора в камере, после чего смесь закачивают в баллон.
Далее пациенту проводят определенные подготовительные мероприятия, после чего пациента переводят на режим дыхания заявляемой смесью. Для этого ему надевают маску, связанную с баллоном, содержащим заявляемую дыхательную газовую смесь (криптон 1-79 об.%, аргон 1-79 об.%, кислород 19-24 об.%, азот – остальное) и осуществляют подачу данной смеси. Также возможен вариант помещения пациента в герметичную камеру или бокс, в который подают соответствующую газовую смесь.
Подготовительные мероприятия зависят от ситуации, в которой используется смесь. Например, в случае ранения с большой кровопотерей раненому в первую очередь останавливают кровотечения, для чего накладывают повязку или жгут для остановки кровотечения, или используют местные гемостатические средства. При наличии у раненого асфиксии её устраняют. Далее раненому восполняют потерю крови путем инфузии кровезаменителя и переводят на режим дыхания заявляемой смеси вышеописанным способом. После этого раненому могут быть введены наркотические анальгетики и даны антибиотики.
Следует отметить, что заявляемый способ может быть использован не только для помощи после ранений и травм, но также и при реабилитации после массированных хирургических вмешательств, при полиорганной недостаточности и других состояниях.
Заявляемое изобретение поясняется примерами.
Пример 1. Подбор оптимальных параметров состава дыхательной газовой смеси.
По результатам предварительных исследований было принято решения не использовать в заявляемой смеси ксенон и включить в состав криптон. Также по результатам предварительных исследований были определены приблизительные концентрации веществ. Для подбора оптимальных параметров качественного и количественного состава было взято несколько групп лабораторных животных (кролики), а также было подготовлено несколько вариантов дыхательных газовых смесей, в том числе несколько вариантов смесей согласно прототипу. В качестве анестетика для животных использовали золетил. В ходе эксперимента животным моделировали травму с большой кровопотерей, останавливали кровотечение и помещали на четыре часа в камеру, в которую подавали соответствующую газовую смесь. После эксперимента животным осуществляли эвтаназию. Более подробные данные об эксперименте приведены в таблице 1.
Таблица 1 – данные о группах животных и газовых смесях, используемых в эксперименте
| № группы | Количество животных | Состав газовой смеси | |||
| криптон | аргон | кислород | азот | ||
| об. % | об. % | об. % | об. % | ||
| контроль | 5 | - | - | - | - |
| 1 | 5 | 20 | 5 | 17 | |
| 2 | 5 | 30 | 10 | 18 | |
| 3 | 5 | 20 | 5 | 19 | |
| 4 | 5 | 25 | 5 | 20 | |
| 5 | 5 | 30 | 5 | 22 | |
| 6 | 5 | 20 | 20 | 22 | 38 |
| 7 | 5 | 5 | 30 | 22 | |
| 8 | 5 | 5 | 30 | 24 | |
| 9 | 5 | 20 | 30 | 25 | |
| 10 | 5 | 30 | 20 | 26 | |
| 11 | 5 | 0,5 | 30 | 19 | 50,5 |
| 12 | 5 | 30 | 0,5 | 19 | 50,5 |
| 13 | 5 | 30 | 1 | 24 | 45 |
| 14 | 5 | 1 | 30 | 24 | 45 |
| 15 | 5 | 1 | 79 | 19 | 1 |
| 16 | 5 | 79 | 1 | 19 | 1 |
| 17 | 5 | 1 | 1 | 24 | 74 |
В результате проведенных исследований в контрольной группе 60% животных умерло в течение 1,5 часов нахождения в камере, а до конца эксперимента умерли все животные контрольной группы. В группах 1-2 и 9-12 около 40% животных умерло. Наилучшие результаты (100% выживаемость) были достигнуты в группах 3-8 и 13-17.
Наряду с регистрацией гибели животных, проводили сравнение экспериментальных групп по показателю восстановления глазных (корнеальных) рефлексов:
- группы 5 и 6 - время до появления глазных рефлексов составило около 30 мин;
- группы 3-4 и 7-8 - время до появления глазных рефлексов составило около 1 ч;
- группы 13-17 - время до появления глазных рефлексов составило 1,5-2 ч.
Таким образом, в группах 5 и 6 отмечалось более быстрое восстановление глазных рефлексов, что при экстраполяции на человека может свидетельствовать о более быстром восстановлении нарушений сознания и характеризовать тяжесть дисфункции ЦНС [Костюченко А.Л. Угрожающие жизни состояния в практике врача первого контакта: Справочник / А. Л. Костюченко. - СПб. : Спец. лит., 1999. - 247 с.].
Таким образом, был определен состав эффективной дыхательной газовой смеси: криптон 1-79 об.%, аргон 1-79 об.%, кислород 19-24 об.%, азот – остальное Кроме того, по данным результатам также был определен наилучший состав эффективной дыхательной газовой смеси: криптон 5-30 об.%, аргон 5-30 об.%, кислород 19-24 об.%, азот – остальное. При этом наилучшие результаты достигают, когда смесь содержит 20-30 об. % аргона.
Пример 2. Апробация на добровольцах.
В исследовании участвовали 20 испытуемых мужского пола в возрасте 20-40 лет, не имевших медицинских противопоказаний и подписавших информированное согласие на участие в апробации в качестве добровольцев. В апробации использовали 3 варианта газовой смеси со следующими составами:
Вариант 1: криптон 1 об.%, аргон 79 об.%, кислород 19 об.%, азот – остальное.
Вариант 2: криптон 20 об.%, аргон 20 об.%, кислород 29 об.%, азот – остальное.
Вариант 3: криптон 30 об.%, аргон 30 об.%, кислород 24 об.%, азот – остальное.
Добровольцы были переведены на дыхание указанными смесями на 1,5 часа:
- на дыхание смесью по варианту 1 - 7 человек;
- на дыхание смесью по варианту 2 - 6 человек;
- на дыхание смесью по варианту 3 - 7 человек.
До, во время и после апробации наблюдали за физиологическими показателями добровольцев, которые оставались в норме на протяжении всего эксперимента. В частности, для измерения физиологических показателей использовали пульсоксиметр, а в качестве критерия использовали концентрацию кислорода в крови. За все время наблюдения (1,5 часа) снижения концентрации кислорода в крови у добровольцев выявлено не было. После окончания апробации у добровольцев наблюдалось незначительное снижение активности. Наркотический эффект от газовой смеси не наблюдался.
Пример 3.
Для проверки эффективности заявляемого изобретения было осуществлено моделирование полиорганной недостаточности на крысах. Моделирование осуществляли согласно методике по патенту RU2453002 (Способ моделирования полиорганной патологии у крыс: патент RU2453002, Российская Федерация, заявка RU2011100502, заявл. 11.01.2011, опубл. 10.06.2012). 10 лабораторным крысам весом 200±10 г в течение 180 суток вместе с кормом вводили 33 г сухого молока, 42,5 г свиного сала и 4,3 г чистого порошкового холестерина из расчета на 1000 г массы животного. Через 180 суток вес каждого животного составлял 400±10 г. После проведения соответствующих анализов у каждого животного было обнаружено ожирение, гипергликемия, а также фиброз тканей почек, печени и сердца. По результатам биохимического анализа крови у всех животных было обнаружено нарушение белкового, липидного и углеводного обмена.
Затем все животные в течение 30 дней получали корм без каких-либо добавок, при этом 5 крыс из 10-ти каждый день помещали на 1 час в камеру, в которую подавали заявляемую дыхательную смесь, включающую 20% криптона, 30% аргона, 19% кислорода и 31% азота. Спустя 30 дней вес крыс, которых периодически переводили на режим дыхания газовой смесью, составил 330±10 г, а вес остальных крыс составил 380±10 г. Причем крысы, которых периодически переводили на режим дыхания газовой смесью, проявляли большую физическую активность по сравнению с остальными крысами. Результаты биохимического анализа крови крыс, которых периодически переводили на режим дыхания газовой смесью, соответствовали норме, а у остальных крыс присутствовали признаки нарушения белкового, липидного и углеводного обмена.
Проведенный эксперимент подтвердил благоприятное влияние заявляемой смеси на ускорение восстановительных процессов при полиорганной недостаточности.
Пример 4.
Для проверки эффективности заявляемого изобретение были проведены дополнительные экспериментальные исследования в условиях гипоксии. Для этого 20 белых беспородных крыс-самцов крыс весом 200±10 г разделили на две экспериментальные группы по 10 животных. Каждая крыса была помещена в отдельный вакуумный эксикатор полезным объемом 4 л, который после этого герметизировали. В каждом эксикаторе был предусмотрен приток и отток воздуха (за счет системы клапанов и присоединенных к ним шлангов).
В первой группе (контрольная группа) в течение первых 10-ти минут сохранялся приток и отток атмосферного воздуха, после чего клапаны перекрывались и фиксировалась продолжительность жизни жизни. Во второй группе (экспериментальная группа) в течение первых 10-ти минут через клапаны (шланги) подавали вместо воздуха заявляемую газовую смесь, включающую 20% криптона, 30% аргона, 19% кислорода и 31% азота, после чего шланги перекрывали и фиксировали продолжительность жизни. Полученные результаты представлены в таблице 2.
Таблица 2 – сравнение времени гибели животных, находящихся в герметичном объеме, в обычной атмосфере в атмосфере заявляемой газовой смеси
| Контрольная группа (группа 1) | Экспериментальная группа (группа 2) | ||
| № п/п | Время гибели, мин | № п/п | Время гибели мин |
| 1 | 19 | 11 | 32 |
| 2 | 31 | 12 | 45 |
| 3 | 30 | 13 | 38 |
| 4 | 26 | 14 | 37 |
| 5 | 24 | 15 | 40 |
| 6 | 28 | 16 | 34 |
| 7 | 29 | 17 | 41 |
| 8 | 26 | 18 | 32 |
| 9 | 30 | 19 | 30 |
| 10 | 25 | 20 | 39 |
| Медиана | 27,0 | Медиана | 37,5 |
| Q1 | 25,0 | Q1 | 32,0 |
| Q3 | 30,0 | Q3 | 40,0 |
В первой группе время выживания составило 27,0 мин (25,0; 30,0), во второй группе – 37,5 мин (32,0; 40,0). Сравнение полученных данных с использованием теста Вилкоксона показало, что различия между двумя группами статистически значимы (р=0,008).
Проведенный эксперимент показал, что заявляемая дыхательная газовая смесь способствует лучшей выживаемости в условиях гипоксии.
Таким образом, заявляемое изобретение обеспечивает снижение риска возникновения побочных эффектов при обеспечении возможности эффективного поддержания физиологических показателей и ускорения восстановительных процессов при развитии состояний, сопровождающихся различными видами гипоксии.
1. Дыхательная газовая смесь для поддержания физиологических показателей и ускорения восстановительных процессов при развитии состояний, сопровождающихся различными видами гипоксии, включающая аргон, кислород и азот, отличающаяся тем, что содержит криптон при следующих соотношениях компонентов, об. %:
| криптон | 1-79 |
| аргон | 1-79 |
| кислород | 19-24 |
| азот | остальное |
2. Дыхательная смесь по п.1, отличающаяся тем, что содержит 5-30 об. % криптона.
3. Дыхательная смесь по п.1, отличающаяся тем, что содержит 20-30 об. % криптона.
4. Дыхательная смесь по п.1, отличающаяся тем, что содержит 5-30 об. % аргона.
5. Способ поддержания физиологических показателей и ускорения восстановительных процессов при состояниях, сопровождающихся различными видами гипоксии, в ходе которого пациента переводят на режим дыхания газовой смесью, включающей аргон, кислород и азот, отличающийся тем, что используют газовую смесь, также включающую криптон при следующих соотношениях компонентов, об. %:
| Криптон | 1-79 |
| Аргон | 1-79 |
| Кислород | 19-24 |
| Азот | остальное |
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что используют дыхательную смесь, содержащую 5-30 об. % криптона.
7. Способ по п.5, отличающийся тем, что используют дыхательную смесь, содержащую 20-30 об. % криптона.
8. Способ по п.5, отличающийся тем, что используют дыхательную смесь, содержащую 5-30 об. % аргона.
