Более 40 лет сотрудники кафедры физиологии подводного плавания ВМА им. С.М. Кирова занимаются разработкой теоретических основ оксигенобаротерапии и внедрением ее в медицинскую практику. На протяжении последних 25 лет в ВМА проводятся научно-практические конференции, посвященные проблемам баротерапии, где обсуждаются актуальные вопросы гипербарической и гипобарической физиологии и водолазной медицины.
Введение
Баротерапия (baros – тяжесть, давление; therapeia – пособие, лечение) – раздел медицины, использующий для лечения измененное атмосферное давление. В зависимости от вектора давления различают гипобарическую терапию – лечение пониженным атмосферным давлением, нормобарическую терапию – лечение газовыми смесями с различным парциальным давлением биологически активных и индифферентных газов при нормальном атмосферном давлении, а также гипербарическую терапию – лечение повышенным атмосферным давлением. Гипобаротерапию и методы нормобарической терапии используют, как правило, в плановом лечении и реабилитации раненых, больных и пораженных.
Методы баротерапии
При водолазной патологии более эффективны методы гипербаротерапии. Общепризнанна высокая эффективность лечебной рекомпрессии при декомпрессионной болезни (ДБ) и баротравме легких. Методом выбора при воздушной эмболии травматического происхождения (подводная взрывная травма) является лечебная компрессия в барокамере. Под повышенным давлением пузырьки свободного газа в кровеносных сосудах уменьшаются в размере до критических величин и растворяются, после чего кровообращение восстанавливается. Если у пострадавшего нет декортикации, то он, как правило, выздоравливает.
Компрессионный механизм лечебной рекомпрессии (сжатие газового пузырька и его растворение) эффективно используется при венозной эмболии у больных ДБ и артериальной эмболии вследствие баротравмы легких.
В последние годы для лечения водолазной патологии широкое применение получила гипербарическая оксигенация (ГБО). Ее ведущие саногенетические факторы – это гипербария и гипероксия. Механическое действие собственно повышенного давления при ГБО описано мало. Тем не менее, оно очевидно хотя бы на следующем примере. Наибольшие перепады давления имеют место в лечебных барокамерах на «малых» глубинах. Так, если давление в лечебной барокамере повышается с 0,1 МПа до 0,2 МПа, то при постоянной температуре объем газа обратно пропорционален давлению (закон Бойля-Мариотта), т.е. уменьшается в 2 раза. Можно рассчитывать на то, что при перитоните и динамической кишечной непроходимости под действием ГБО (ее только механического фактора) объем перерастянутых петель кишечника уменьшится, в результате чего восстановится кровоснабжение и перистальтика. Как следствие – осуществляется адекватная доставка кислорода, восстанавливается активность дыхательных ферментов тканей (клеток) кишечной стенки.
Второй механизм ГБО – это гипероксигенация. При ГБО плазма крови и другие ткани организма принудительно насыщаются кислородом. При этом кровь сохраняет роль основного кислородного депо организма, но ведущее значение здесь принадлежит кислороду, растворенному в плазме, а не оксигемоглобину. По имеющимся данным, 100 %-ная оксигенация гемоглобина происходит при парциальном давлении кислорода (рО2) в альвеолах, равном 170–180 мм рт. ст.; артериальное рО2 при этом достигает 130–140 мм рт. ст. Дальнейший рост альвеолярного рО2 уже не будет оказывать никакого влияния на насыщение гемоглобина, но повлечет за собой линейное нарастание уровня физически растворенного в плазме кислорода. Подъем его происходит пропорционально увеличению артериального рО2 и практически неограничен.
Кислородная емкость жидких сред организма (а они составляют порядка 70 % массы тела) при ГБО повышается преимущественно за счет увеличения растворения в них кислорода, количество которого определяется законом Генри-Дальтона. Способность намного увеличивать кислородную емкость крови послужила основанием для использования ГБО при таких состояниях, когда гемоглобин полностью или частично исключается из процесса дыхания, т.е. при анемической (массивная кровопотеря) и токсической (отравления с образованием карбоксигемоглобина и т.п.) формах гемической гипоксии.
Артериовенозная разница по кислороду, равная в среднем 6 % по объему, составляет примерно 30 % кислородной емкости гемоглобина. Это свидетельствует о том, что при 3 ата (0,3 МПа) кислорода можно компенсировать геморрагию, равную потере 1/3 гемоглобина. Наряду с повышением артериального рО2 ГБО существенно улучшает диффузию кислорода из капилляра к наиболее отдаленным клеткам. Немаловажную роль играет при этом, кроме радиальной, продольная – вдоль длины всего тканевого цилиндра диффузия, создающая дополнительный поток кислорода к клеткам. Купируется скрытая и истинная гипоксия.
Митохондрии, микросомы и другие органеллы клетки получают избыточное количество кислорода. Вследствие этого активизируется митохондриальное и микросомальное окисление: ускоряется перенос электронов по цепи митохондрий, в микросомах инактивируются яды экзогенного и эндогенного происхождения. На 20 % увеличивается утилизация глюкозы. В результате активизируются синтез макроэргов и дезинтоксикация организма, повышается синтез коллагена. И, как следствие, прерываются «порочные круги» метаболических реакций, вызванных гипоксией. Все это – результат заместительного (антигипоксического) действия сжатого кислорода.
Ускорение переноса электронов по цепи митохондрий и стимуляция микросомального окисления приводит к увеличению в клетках концентрации активированных форм кислорода и активных радикалов, играющих роль не только в биосинтетических и дезинтоксикационных реакциях, а также в модификации мембран клетки в ответ на действие экстремальных раздражителей. Умеренно (дозированно) активированное перекисное окисление липидов (ПОЛ) способствует обновлению состава липидов мембран, модифицирует их функцию. Мембраны становятся более проницаемы для ионов биологически активных веществ и фармакологических средств.
Супероксиданион-радикал стимулирует синтез норадреналина. Важна его роль при воспалении, иммунных реакциях и модификации действия интерферона. Супероксиданион-радикал поражает бактерию или вирус совместно с биологически активными веществами. Его действие становится абсолютным для клостридий, не имеющих антирадикальной защиты. Специфическая функция фагоцитирующих клеток осуществляется с помощью внутриклеточных оксигеназных радикалов.
Увеличение количества активных форм кислорода и их производных повышает активность антирадикальной защиты. Результатом взаимодействия про- и антиоксидантной систем является умеренно повышенный уровень пероксидации. Ограничиваемая антирадикальной защитой, дозированная пероксидация воздействует на мембраны клеток. Следовательно, это опосредованное действие кислорода целесообразно обозначить как мембранотропное.
Эффекты ГБО
Избыток кислорода обладает ваготропным действием на сердечно-сосудистую и дыхательную системы, которые переходят на более низкий и экономичный уровень функционирования. В этих условиях начинают функционировать плазматические капилляры, эхиноциты I–III типов трансформируются в дискоидные эритроциты, восстанавливается микроциркуляция. Под повышенным давлением происходит перераспределение крови – кровь концентрируется во внутренних органах. Как правило, в них анаболические процессы начинают превалировать над катаболическими. В целом, это действие целесообразно назвать экономизирующим.
Антигипоксическое (заместительное), мембранотропное и экономизирующее физиологическое действие сжатого кислорода дают, в целом, следующие клинико-физиологические эффекты:
– антигипоксический (увеличение сниженного рО2);
– биоэнергетический (нормализация энергетического баланса клетки);
– дезинтоксикационный (предупреждение образования токсических метаболитов и активное их разрушение);
– регулирование метаболической активности (повышение или снижение обменных процессов в зависимости от дозы кислорода);
– биосинтетический (ускорение синтеза белка);
– морфорепарационный (активизация
репарационных процессов);
– иммунокорригирующий (стимуляция или, в зависимости от дозы кислорода, подавление активности иммунной системы);
– антибактериальный (подавление жизнедеятельности микроорганизмов);
– фармакологический (усиление или ослабление действия лекарственных средств);
– деблокирующий (деблокирование инактивированного гемоглобина, миоглобина и цитохромоксидазы);
– радиомодифицирующий (повышение радиочувствительности злокачественных опухолей);
– вазопрессорный (увеличение спазма артериол, уменьшение внутричерепного давления, противоотечное действие);
– компрессионный (уменьшение объема газов кишечника, пузырьков свободного газа в кровеносных сосудах при декомпрессионной болезни, баротравме легких и посттравматической эмболии);
– экономизирующий (снижение уровня функционирования органов и систем организма);
– микроциркуляторный (увеличение количества функционирующих сосудов за счет плазматических капилляров);
– положительный стрессорный эффект (мобилизуются резервные возможности организма);
– психотерапевтический эффект (улучшение психологического состояния больных).
Перечисленные клинико-физиологические эффекты ГБО являются саногенетическими звеньями в патогенетическом лечении неотложных состояний, которые наиболее часто встречаются в водолазной медицине.
Показания и противопоказания к использованию ГБО
ГБО претерпела различные подходы к ее использованию. Имеется ввиду перечень показаний к ее применению: расширенный, базирующийся на эмпирическом эффекте при заболеваниях, сопровождающихся развитием общей или местной гипоксии и другой, на наш взгляд, искусственно суженный, базирующийся на принципах доказательной медицины. Последний подход, на современном этапе «доказательности» эффективности ГБО, уменьшает количество показаний метода.
К счастью, у профессионалов ГБО возобладал здравый смысл. В практику баротерапии внедряется синдромальный подход, базирующийся на сопоставлении патогенеза заболевания и комплекса клинико-физиологических эффектов ГБО, представленных выше.
Особо следует отметить, что ГБО рассматривается как элемент комплексного лечения заболевания или последствия самых разных травм. Метод может применяться лишь при условии предварительного выполнения показанных оперативных или реанимационных мероприятий неотложного плана (остановка кровотечения, устранения источника перитонита, первичная хирургическая обработка раны, дренирование гнойного очага и др.).
Синдромальный подход к определению показаний к ГБО традиционно используется при лечении пораженных и больных с терапевтической патологией. Сжатый кислород, принудительно растворяемый во внутренних средах организма, купирует общую и местную гипоксию. На определенном этапе развития того или иного заболевания, независимо от его этиологии, дефицит доставки кислорода клеткам внутренних органов и периферическим тканям может влиять на дальнейшее развитие болезни в целом и ограничивать фармакологический эффект значительного числа лекарственных средств. Из множества факторов, предрасполагающих к развитию гипоксии при заболеваниях внутренних органов, следует выделить довольно рано формирующиеся расстройства газообмена в легких и патологическое перераспределение кровотока на периферии. При этом увеличивается гидростатическое давление на путях венозного оттока крови, ухудшаются ее реологические свойства, наблюдается расстройство микроциркуляции и увеличение капиллярно-тканевого градиента кислорода за счет удлинения расстояния диффузии кислорода от капилляра до митохондрий гипергидратированных и гипертрофированных клеток тканей. Патогенетически и клинически острые патологические состояния при заболеваниях внутренних органов проявляются сердечно-легочной или легочно-сердечной недостаточностью.
При этом повышенное при ГБО pO2 внутренних сред организма, исходя из клинико-физиологических эффектов, саногенетически воздействует практически на всех этапах развития острой сердечной недостаточности и поэтому ГБО показано на всех этапах развития патологического процесса. Наибольший лечебный эффект достигается при применении ГБО на раннем этапе развития заболевания.
При острой дыхательной недостаточности ГБО, напротив, применяется ограниченно, выборочно и, пожалуй, на конечных – терминальных этапах, когда ГБО нет альтернативы, т.е. по жизненным показаниям, когда речь идет о неминуемой смерти больного. Такая осторожность применения ГБО обусловлена токсичностью кислорода на сурфактантную систему легких (альвеолоцитов).
В то же время кислород – легочный яд, поражающий сурфактантную систему альвеолоцита, может усугубить состояние больного при бронхиальной астме, астматическом бронхите или затянувшейся пневмонии. Таким образом, перечисленные заболевания являются относительными противопоказаниями к проведению сеансов ГБО.
ГБО, проявляя клинико-физиологические эффекты – антигипоксический, деблокирующий, дезинтоксикационный, весьма эффективна при экстренных отравлениях.
Относительными противопоказаниями к проводимой в плановом порядке ГБО являются:
– наличие в анамнезе эпилепсии (или каких-либо других судорожных припадков);
– наличие полостей (каверны, абсцессы, буллы) в легких;
– тяжелые формы гипертонической болезни (АД больше 160/90 мм рт. ст.);
– нарушение проходимости слуховых (евстахиевых) труб и каналов, соединяющих придаточные пазухи носа с внешней средой (полипы и воспалительные процессы в носоглотке, в среднем ухе, придаточных полостях носа, аномалии развития и т.п.);
– сливная двусторонняя пневмония;
– пневмоторакс (особенно напряженный);
– острые респираторные заболевания, грипп;
– клаустрофобия;
– повышенная индивидуальная чувствительность к кислороду;
– шизофрения.
Следует отметить, что при наличии абсолютных жизненных показаний к ГБО большинство противопоказаний можно не учитывать, проводя специальную подготовку к сеансу: дренирование каверны или плевральной полости, парацентез барабанных перепонок, премедикацию при гипертензии или повышенной предсудорожной готовности. При этом всегда необходимо обращать особое внимание на наличие сниженной индивидуальной устойчивости организма пациента к гипербарическому кислороду.
Установление показаний для ГБО в отношении той или иной нозологической формы отнюдь не исключает в каждой конкретной ситуации противопоказаний, зависящих как от тяжести основного заболевания, так и от характера сопутствующей патологии и возможности развития различных осложнений, делающих применение ГБО заранее бессмысленным, а иногда и просто опасным, особенно если речь идет об использовании сравнительно высоких давлений.
Необоснованным следует считать проведение ГБО:
а) у больных с компенсированной хронической гипоксией, естественно, в тех случаях, когда эта компенсация достаточно стойкая и в ближайшее время кислородный баланс не будет нарушен, например, в результате присоединения интеркуррентной инфекции;
б) при наличии тяжелых необратимых структурных повреждений жизненно важных органов (мозг, миокард, печень, почки), когда ГБО заранее можно считать неэффективной. Например, истинный кардиогенный шок (т.е. поражение 40 % и более миокарда левого желудочка), тяжелая запредельная печеночная кома, объективно подтвержденная биологическая смерть мозга, терминальная стадия почечной недостаточности и т.п.
Заключение
В водолазной медицине обосновано применение ГБО как с профилактической, так и с лечебной целью. За счет высокого парциального давления кислорода во вдыхаемой газовой смеси последний диффундирует во внутренние среды организма, растворяясь в них, купирует общую и местную, явную и скрытую гипоксию (антигипоксическое действие О2). Дозированная пероксидация (когда ГБО применяется в терапевтических дозах), повышая проницаемость мембран клеток, способствует активизации обменных процессов, диффузии через мембрану лекарственных веществ, стимулирует клеточный и гуморальный иммунитет.
В условиях сжатого кислорода под повышенным давлением органы и системы организма переходят на более низкий и экономичный уровень функционирования, проявляется экономизирующее действие гипербарического кислорода.
При этом врач, принимающий решение проводить ГБО, должен руководствоваться перечнем противопоказаний при гипербарической оксигенации. Следует отметить, что при наличии абсолютных жизненных показаний к ГБО опытному специалисту большинством противопоказаний можно пренебречь, проводя специальную подготовку к сеансу. Как правило, ГБО максимально эффективна, если проводится в ранние сроки после получения травмы или возникновения острого патологического состояния.
Таким образом, в водолазной медицине ГБО наиболее эффективна при отравлении выхлопными газами, при кислородном и углекислогазовом голоданиях, утоплении, баротравме легких и даже при легких формах декомпрессионной болезни (особенно если лечение было начато непосредственно после появления первых симптомов заболевания). Однако надо помнить, что при лечении тяжелых форм декомпрессионной болезни и баротравмы легких ОБТ часто бывает неэффективной из-за недостаточности величин используемого избыточного давления. В таких случаях пострадавшего водолаза необходимо доставить в лечебное учреждение, имеющее водолазную барокамеру, для проведения лечебной рекомпрессии под давлением до 10 кгс/см2.
Авторы: В.И. Кулешов, профессор, полковник медицинской службы в отставке
А.А. Мясников, профессор, полковник медицинской службы запаса
В.И. Чернов, доцент, полковник медицинской службы запаса
А.Ю. Шитов, к.м.н., подполковник медицинской службы
