Медицинская газовая терапия — это лечение, включающее введение различных газов. Она используется в медицине с момента использования кислородной терапии . [1] Большинство этих газов являются лекарственными средствами, включая кислород. [2] Многие другие газы, известные под общим названием «искусственные воздухи» , были исследованы на предмет их медицинской ценности в конце восемнадцатого века. Помимо кислорода, медицинские газы включают оксид азота (NO) и смеси гелия и O2 (Heliox). Тщательное рассмотрение и тщательный мониторинг необходимы при использовании медицинских газов. Для целей этой статьи описываются только газовые смеси.
Оксид азота — это вещество, которое наше тело вырабатывает в каждой своей клетке и в каждом своем органе. У него есть ряд функций. Он принимает участие в вазодилатации, ингибировании тромбоцитов, регуляции иммунитета, регуляции ферментов и нейротрансмиссии.
Вдыхаемый оксид азота — это газ, который вдыхается. [1] Первоначально он был описан в 1987 году как «эндотелиальный релаксирующий фактор» и с тех пор использовался для лечения легочных заболеваний. [3] Он действует путем расслабления гладких мышц , расширяя (дилатируя) кровеносные сосуды , особенно в легких. [1] Вдыхаемый оксид азота выбирает только легочные гладкие мышцы. Вдыхаемый оксид азота не будет иметь никакого эффекта или будет иметь минимальный эффект на ателектазированные или заполненные жидкостью легкие. [3] Он улучшает оксигенацию и снижает легочную гипертензию . [4] Оксид азота используется вместе с аппаратом искусственной вентиляции легких для лечения дыхательной недостаточности у недоношенных детей . [1] У взрослых оксид азота может использоваться для лечения легочной гипертензии с острым респираторным дистресс-синдромом . Благодаря возможным клинически успешным результатам лечения оксидом азота пациенты могут избежать необходимости в лечении экстракорпоральной мембранной оксигенации . Управление по контролю за продуктами и лекарствами США одобрило использование оксида азота у доношенных и почти доношенных (более 34 недель беременности) новорожденных с гипоксической дыхательной недостаточностью с клиническими или эхокардиографическими признаками легочной гипертензии. [5]
Оксид азота нельзя применять у новорожденных, у которых наблюдается сброс крови справа налево.
Доза, необходимая для достижения желаемого эффекта, но избегающая токсичности и побочных эффектов у новорожденных и взрослых, относительно низкая. Обычно она составляет 5-20 ppm (частей на миллион). [6] Регулярные анализы газов артериальной крови необходимы для оценки реакции на терапию и признаков токсичности. Улучшение парциального давления кислорода (PO2) и насыщения кислородом будет показателем положительного ответа на терапию оксидом азота. Если есть доказательства того, что оксид азота работает, та же доза будет использоваться до тех пор, пока гипоксемия и легочная гипертензия не исчезнут. Когда гипоксемия и легочная гипертензия исчезнут, начинается титрование или медленное отнятие оксида азота. Резкое прекращение введения оксида азота может привести к нарушению оксигенации, и легочная гипертензия может снова возникнуть. [7]
Уровень метгемоглобина в крови повышается при использовании оксида азота. Метгемоглобин — это аномальная форма молекулы, которая не может переносить кислород. Метгемоглобин окрашивает кровь в коричневый цвет. Другие лекарства также могут вызывать метгемоглобин. Мониторинг метгемоглобина необходим при использовании оксида азота.
Оксид азота с кислородом ( O2 ) в сочетании производит другой побочный продукт химическое соединение диоксид азота ( NO2 ). Чем выше концентрация кислорода и продолжительность терапии оксидом азота и ниже скорость потока воздуха в аппарате искусственной вентиляции легких, тем больше будет вырабатываться NO2 . NO2 токсичен , и его уровень всегда следует контролировать при терапии оксидом азота. Высокий уровень NO2 может привести к повреждению клеток, кровоизлиянию, отеку легких .
Использование оксида азота у пациентов с левожелудочковой сердечной недостаточностью или застойной сердечной недостаточностью может привести к отеку легких или усугубить отек легких.
Три американских ученых - Роберт Ф. Ферчготт, доктор философии, Луис Дж. Игнарро, доктор философии, и Ферид Мурад, доктор медицины, доктор философии, получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 1998 году за открытие роли оксида азота в сердечно-сосудистой и нервной системах. [8] Несмотря на то, что воздействие оксида азота на организм известно уже более 25 лет, его клиническое применение все еще находится в стадии разработки.
В медицине гелиокс обычно относится к смеси 21% O2 ( такой же, как воздух ) и 79% He, хотя доступны и другие комбинации.
Гелиокс создает меньшее сопротивление дыхательных путей, чем воздух, и, таким образом, требует меньше механической энергии для вентиляции легких. [9] «Работа дыхания» уменьшается. Это происходит за счет двух механизмов:
Сухой воздух на Земле, который мы вдыхаем, состоит из 78,8% азота, 20,95% кислорода и 0,93% аргона. Гелиокс-терапия — это замена азота гелием. Сам по себе гелий не имеет фармакологической ценности, он не реагирует в организме. Его единственная цель — сделать поток менее турбулентным и помочь кислороду попасть в легкие. Менее турбулентный поток требует меньше работы для дыхания.
Гелий (He) — бесцветный, без запаха, без вкуса и инертный благородный газ. Гелий — второй по легкости газ после водорода. [10]
Гелиокс имеет вязкость , схожую с воздухом, но значительно меньшую плотность (0,5 г/л по сравнению с 1,2 5 г/л при STP ). Поток газа через дыхательные пути включает ламинарный поток , переходный поток и турбулентный поток . Тенденция для каждого типа потока описывается числом Рейнольдса . Низкая плотность гелиокса приводит к меньшему числу Рейнольдса и, следовательно, к большей вероятности ламинарного потока для любого заданного дыхательного пути. Ламинарный поток имеет тенденцию создавать меньшее сопротивление, чем турбулентный поток.
В мелких дыхательных путях, где поток ламинарный, сопротивление пропорционально вязкости газа и не связано с плотностью , поэтому гелиокс оказывает незначительное влияние. Уравнение Хагена–Пуазейля описывает ламинарное сопротивление. В крупных дыхательных путях, где поток турбулентный, сопротивление пропорционально плотности, поэтому гелиокс оказывает значительное влияние.
Гелиокс используется в медицине с начала 1930-х годов. Он был основой лечения острой астмы до появления бронходилататоров . В настоящее время гелиокс в основном используется при состояниях сужения крупных дыхательных путей (обструкция верхних дыхательных путей опухолями или инородными телами и дисфункция голосовых связок ). Гелиокс также используется в некоторых случаях при состояниях средних дыхательных путей ( круп , астма и хроническая обструктивная болезнь легких ).
У пациентов с этими состояниями может развиться ряд симптомов, включая диспноэ (одышку), гипоксемию (содержание кислорода в артериальной крови ниже нормы) и, в конечном итоге, ослабление дыхательных мышц из-за истощения , что может привести к дыхательной недостаточности и потребовать интубации и искусственной вентиляции легких . Гелиокс может уменьшить все эти эффекты, облегчая дыхание пациента. [11] Гелиокс также нашел применение при отлучении пациентов от искусственной вентиляции легких и при распылении ингаляционных препаратов, особенно для пожилых людей. [12] Исследования также указали на преимущества использования смесей гелия и кислорода при доставке анестезии . [13]
Побочный эффект гелиокса заключается в том, что вдыхаемый гелий изменяет голос. Речь становится высокочастотной. Этот эффект вызван прохождением газа низкой плотности через голосовые связки. Эффект обратим.