УДК 578.834.11

Е.А. ПРАСКУРНИЧИЙ, О.С. ОРЛОВА, Н.Б. ПАВЛОВ, С.И. ЗЕНКОВА

 Федеральный медицинский биофизический центр им. А.И. Бурназяна, г. Москва

 Контактная информация:

Орлова Ольга Сергеевна — аспирант кафедры терапии

Адрес: 123098, Москва, ул. Маршала Новикова, д. 23, тел.: +7-926-461-10-19, e-mail: orlova.os@mail.ru

Влияние COVID-19 на человека до сих пор не имеет себе равных, а его долгосрочные симптомы могут обладать дальнейшим разрушительным эффектом. Согласно ряду исследований, сделан вывод о наличии такого состояния, как постковидный синдром, который представлен как ряд симптомов после завершения острой фазы заболевания. Ввиду этого, проблема лечения данных пациентов является достаточно актуальной, но пока еще не до конца решенной. Для этого необходим комплексный подход и разработка новейших методов и технологий, которые смогли бы расширить диапазон современной терапии. Одним из таких методов может явиться кислородно-гелиевая смесь (КГС).

Цель исследования — изучить действие ингаляций КГС у пациентов в периоде long- COVID.

Материал и методы. В исследовании приняло участие 40 человек, находящихся в раннем постковидном периоде и имеющих симптомы «длительного COVID».

Результаты. Согласно собственных данных и ряду исследований, подогреваемая кислородно-гелиевая смесь оказывает положительное действие на газообмен, уровень гипоксии, функциональные изменения. В статье анализируются опубликованные данные о результатах применения кислородно-гелиевой смеси при лечении острого ковида и данные, полученные в результате собственного исследования, проведенного в рамках лечения постковидного периода.

Выводы. Авторы делают выводы об эффективности данного метода при лечении больных в периоде long-COVID.

Ключевые слова: гипоксия,COVID-19, постковидный синдром, кислородно-гелиевая смесь,long-COVID.

E.A. PRASKURNICHY, O.S. ORLOVA, N.B. PAVLOV, S.I. ZENKOVA

 Federal Medical Biophysical Center named after A.I. Burnazyan, Moscow

 Possibilities of using a heated oxygen-helium mixture in patients during the long-COVID period

 Contact details:

Orlova O.S. — postgraduate student of the Therapy Department

Address: 23 Marshal Novikov St., Moscow, Russian Federation, 123098, tel.: +7-926-461-10-19, e-mail: orlova.os@mail.ru

 The impact of COVID-19 on people’s lives is still unparalleled, and its long-term symptoms can have a further devastating effect. According to a number of studies, it has been concluded that there is such a condition as post-COVID syndrome, which is presented as a number of symptoms after the completion of the acute phase of the disease. In view of this, the problem of treating respiratory insufficiency is quite urgent, but has not yet been solved. This requires an integrated approach and the development of the latest methods and technologies that would be able to expand the range of modern therapy. One of such methods today is an oxygen-helium mixture (OHM).

The purpose — to study the effect of OHM inhalations in patients in the long-COVID period.

Material and methods. The study involved 40 people in the early post-COVID period with symptoms of long-COVID.

Results. According to our own research and a number of studies, the heated oxygen-helium mixture has a positive effect on gas exchange in the infiltration zone, improving both ventilation and diffusion. This article analyzes the results of the use of oxygen-helium mixture in the treatment of acute COVID and post-COVID syndrome.

Conclusion. The authors draw conclusions about the effectiveness of this method for treating patients in the long-COVID period.

Key words: hypoxia, COVID-19, post-COVID syndrome, oxygen-helium mixture, long-COVID.

 Пандемия новой коронавирусной инфекции продолжается во всем мире уже несколько лет. Миллионами измеряется число летальных исходов, а число подтвержденных случаев коронавируса уже больше сотен миллионов. Актуальность COVID-19 сохраняется и в нашей стране, так как смертность и заболеваемость остаются достаточно высокими. Все это привело к тому, что многие исследователи начали искать и изучать влияние различных методов в лечении COVID-19.

Применение и изучение физиологических и лечебных эффектов дыхания подогретой кислородно-гелиевой смесью началось задолго до пандемии коронавирусной инфекции. Кислородно-гелиевая смесь является незаменимой дыхательной средой при производстве глубоководных водолазных работ. Подогреваемые кислородно-гелиевые газовые смеси использовались для лечения гипотермии и позже — при комплексном лечении бронхолегочных заболеваний, сопровождающихся дыхательной недостаточностью [1].

Лечебные эффекты гелия в смеси с кислородом, подогретой до температуры, значительно превышающей термонейтральный для человека диапазон, обусловлены физическими свойствами самого гелия, создающими в дыхательной газовой смеси наиболее выгодные для газообмена потоковые и диффузионные характеристики дыхательной среды, а также температурными эффектами первого и второго порядка, возникающими в организме в условиях дыхания этой газовой смесью. Использование кислородно-гелиевых смесей при COVID-19 показало выраженный лечебный эффект, вероятнее всего, вследствие уникальной способности гелия осуществлять раскрытие (физиологический рекрутмент) влажных альвеол, вследствие процесса изобарической противодиффузии, что оказывается особенно важным при нарастающей дыхательной недостаточности, вызванной COVID-ассоциированным изолированным повреждением газообменной зоны легких. В связи с этим кислородно-гелиевые смеси, применяемые ранее, стали изучаться как средства лечения острой коронавирусной инфекции.

Так, например, в ряде исследований продемонстрировано снижение гипоксии на 5 сутки и уменьшение дыхательной недостаточности у пациентов, к стандартному лечению которых были добавлены ингаляции подогретой кислородно-гелиевой дыхательной газовой смеси (КГС) [2]. У большинства больных выявлено ускорение элиминации вирусов [3]. Петриков С.С. продемонстрировал у пациентов, в терапии которых использовали КГС, повышение индекса оксигенации на 3 сутки и стойкое увеличение сатурации уже после 1 сеанса ингаляции, вследствие чего удалось снизить потребность в проведении респираторной поддержки на 3–7 суток [4]. Более быстрый регресс дыхательной недостаточности, снижение кислородозависимости и нормализация лабораторных показателей были получены Соколовой О.П. с соавт. при использовании КГС у пациентов с COVID-19 [5]. Отмечено уменьшение одышки в покое и положительное влияние на проявления кашля в момент острой инфекции [6].

Также был описан клинический случай успешного лечения дыхательной недостаточности с помощью КГС у 10-месячного мальчика с коронавирусной инфекцией дыхательных путей [7].

Мы знаем, что коронавирусная инфекция не всегда заканчивается после завершения острой фазы. Период постковидных изменений имеет ряд симптомов, требующих лечения пациентов. Учитывая совокупность данных по ранее опубликованным работам и исследований применения подогретой кислородно-гелиевой смеси в острый период инфекции, было высказано предположение о возможности использования данного вида лечения и в постковидный период при сохраняющихся жалобах на дыхательный дискомфорт и одышку, что явилось основной предпосылкой для проведения настоящего исследования.

Материал и методы.

Исследование эффективности лечебных сеансов дыхания подогретой кислородно-гелиевой дыхательной газовой смесью проводилось в поликлинике № 2 ФГБУ ФКЦ ВМТ ФМБА (Федеральное государственное бюджетное учреждение «Федеральный клинический центр высоких медицинских технологий Федерального медико-биологического агентства) на базе кафедры терапии МБУ ИНО ГНЦ ФМБЦ им. А.И. Бурназяна ФМБА России. Протокол исследования был одобрен локальным этическим комитетом центра. От каждого участника было получено письменное информированное согласие на участие в исследовании.

В исследование вошло 40 пациентов, находящихся в периоде long-COVID (30–90 дней от начала острой инфекции). Пациенты были разделены на 2 группы: I группа — получающие ингаляции КГС, II группа — контрольная. Всем пациентам были рекомендованы прогулки на свежем воздухе, полноценное белковое питание, проводилась коррекция ранее назначенной гипотензивной терапии.

Ингаляции КГС проводились на аппарате «Ингалит-Б2-01» в количестве 7 сеансов, ежедневно, с двукратной экспозицией по 5 мин, с 3-минутным перерывом. Дыхательная среда состояла из газовой смеси — 70% гелия и 30% кислорода при нагревании до 80 ºС на выходе из теплообменника аппарата.

В качестве оценки действия подогреваемой 30% кислородно-гелиевой дыхательной газовой смеси на момент включения в исследование и по завершению исследования применялся ряд методов:

• оценка архивных данных;
• сатурация кислорода методом пульсоксиметрии (SpO2);
• спирометрия;
• проба Штанге;
• оценка одышки по шкале mMRC;
• анкетирование пациентов по жалобам;
• оценка равномерности легочной вентиляции путем исследования индекса легочного клиренса (LCI%), полученного методом вымывания азота медицинским кислородом.

Статистическая обработка результатов проводилась средствами языка Питон (Python 3.8.). Для расчетов были использованы встроенные функции из модулей Statsmodels.api и Scipy. Количественные показатели оценивались на предмет соответствия нормальному распределению, для этого использован критерий Шапиро — Уилка. В качестве центра распределения была посчитана медиана, а в качестве показателей вариации — квартили (Me [Q1; Q3]). При сравнении нескольких выборок количественных данных использовался H-критерий Краскела — Уоллиса. В случае обнаружения статистически значимых различий между группами, дополнительно проводилось парное сравнение совокупностей при помощи U-критерия Манна — Уитни. Для проверки различий между двумя сравниваемыми парными (связанными «до» и «после») выборками применялся W-критерий Уилкоксона.

Результаты

Группы были сопоставимы между собой по возрасту, полу, проценту поражения легочной ткани на момент острой инфекции, количеству суток от возникновения первых симптомов. Данные представлены в табл. 1. 

Таблица 1. Характеристика групп, включенных в исследование

Table 1. Characteristics of the groups included in the study

Все пациенты, входившие в исследование, предъявляли жалобы на слабость — 100%, нарушение толерантности к физической нагрузке — 96%, быструю утомляемость — 96%, дыхательный дискомфорт — 47%, сухой кашель — 42%.

Контрольная группа и группа КГС на момент включения в исследование были сопоставимы по наличию предъявляемых жалоб, а именно — жалобы на слабость, утомляемость, уменьшение толерантности к физической нагрузке, сухой кашель, потливость, перебои в работе сердца, нарушение сна, боли в суставах, выпадение волос, аносмию (p > 0,05).

По завершению исследования в группе КГС, по сравнению с контрольной группой, отмечается снижение выраженности жалоб по пятибалльной шкале на нарушение толерантности к физической нагрузке (p < 0,05) дыхательный дискомфорт (p < 0,05), а также тенденция к снижению выраженности жалоб на слабость, утомляемость, сухой кашель. Жалобы на потливость, перебои в работе сердца, нарушение сна, боли в суставах, выпадение волос, аносмию достоверно не изменились в группе КГС по сравнению с контрольной группой (p > 0,05).

При оценке динамики гипоксии, одышки, функции внешнего дыхания выявлен ряд положительных (лечебных) эффектов при использовании ингаляций КГС (табл. 2).

Таблица 2. Сравнительная динамика показателей насыщения гемоглобина кислородом, одышки, спирометрии в группе КГС и контрольной группе

Table 2. Comparative dynamics of hemoglobin oxygen saturation, short breath, spirometry in the OHM and control groups

В ходе проведения исследования было выявлено существенное повышение сатурации гемоглобина кислородом в группе КГС по сравнению с контрольной группой (p = 0,0285). В группе КГС отмечен рост жизненной емкости легких в % (ЖЕЛ%) (W-критерий Уилкоксона p = 0,0021), также при сравнении с контрольной группой достоверно выше дельта изменения ЖЕЛ% (0,0132), дельта изменения пробы Штанге (< 0,001*). В группе КГС отмечен прирост объема форсированного выдоха за 1 сек в % (ОФВ1%)%) (W-критерий Уилкоксона p = 0,0075) и снижение балла одышки по шкале mMRC (W-критерий Уилкоксона p = 0,0082*).

У пациентов, включенных в исследование, определялся индекс легочного клиренса (LCI%) методом вымывания азота при множественном дыхании. Этот показатель представляет собой количество дыхательных циклов, необходимых для снижения концентрации альвеолярного индикаторного газа до заданной доли. В группе КГС в момент включения в исследование LCI% был 122 [117; 133,5], по завершении исследования отмечена тенденция к снижению LCI% 116,5 [111; 126,5] (W-критерий Уилкоксона p = 0,055).

В ходе наблюдения за данными пациентами не было выявлено существенных отрицательных моментов, связанных с применением ингаляций КГС. У 45% пациентов после ингаляций наблюдалась сухость во рту, которая купировалась несколькими глотками воды, поэтому данный эффект можно считать несущественным.

Обсуждение

Применение КГС, согласно анализу литературы, имело широкое использование в доковидную эру в качестве дополнительной терапии при многих респираторных заболеваниях, сопровождающихся высоким сопротивлением дыхательных путей (астматический статус с респираторным ацидозом, хроническая обструктивная болезнь легких, круп, бронхиолит, дисфункции голосовых связок).

Использование гелия при патологических процессах со стороны дыхательной системы обусловлено, прежде всего, биофизиологическими эффектами данного инертного газа. Обладая низкой плотностью, гелий в смеси с потоком газов в дыхательных путях приводит к уменьшению турбулентности, что способствует снижению общего сопротивления дыхательных путей и увеличению эффективности внешнего дыхания. Подогрев дыхательной кислородно-гелиевой газовой смеси необходим для исключения охлаждения дыхательных путей в условиях высокой теплопроводности кислородно-гелиевой среды. С другой стороны, подогрев, являясь по сути технической необходимостью, становится лечебным фактором, поскольку благодаря той же теплопроводности позволяет воздействовать на терморецепторы более эффективно, исключая при этом тепловое повреждение слизистой оболочки. Дыхание подогретой кислородно-гелиевой газовой смесью ведет к увеличению скорости ее движения в бронхах при сохранении ламинарности потока, приводит к возбуждению терморецепторов с последующей дилатацией гладкой мускулатуры бронхов, способствует увеличению кровоснабжения легких и улучшению диффузии кислорода в газообменной зоне. Совокупность эффектов, путем реализации механизма Эйлера — Лильестранда в условиях более эффективной вентиляции, способствует увеличению функционального резерва системы внешнего дыхания при сохранении оптимального вентиляционно-перфузионного соотношения.

Клинически COVID-19 может протекать либо бессимптомно, либо вызывать широкий спектр симптомов. Размножение возбудителя SARS-CoV-2 в нижних дыхательных путях вызывает значимые изменения, которые и становятся основной причиной тяжелого течения заболевания и неблагоприятного исхода. Лечение дыхательной недостаточности при коронавирусной инфекции — это еще не вполне решенная проблема, требующая комплексного подхода и разработки новых методов, расширяющих диапазон возможностей современной терапии. Есть данные, что подогреваемая кислородно-гелиевая смесь оказывает положительное действие на газообмен в зоне инфильтрации за счет улучшения как вентиляции, так и перфузии. Метод действительно открывает широкую терапевтическую перспективу при лечении состояний, сопровождающихся повреждением дистальных отделов респираторного тракта.

Низкая плотность и высокая диффузионная способность гелия позволяют ему, а главное кислороду, входящему в состав смеси, проникать через суженные бронхи, а также посредством коллатеральной вентиляции через непораженные соседние участки легкого в очаг воспаления. Повышенное (за счет изобарической противодиффузии) давление в альвеолах благодаря потоку гелия и снижению растворения азота препятствует развитию ателектазов. [8]. Одним из показателей, характеризующих нарушения в дистальных отделах дыхательных путей, является индекс легочного клиренса. Учитывая тенденцию к снижению LCI после прохождения курса ингаляций КГС, можно отметить, что происходит восстановление равномерности легочной вентиляции. Кроме того, гелий улучшает транспорт кислорода через альвеолокапиллярную мембрану, а высокий (по сравнению с азотом и аргоном воздуха) коэффициент диффузии кислорода и (тем более) углекислого газа в гелии обеспечивает поддержание газообмена в очаге инфильтрации. Подогреваемая кислородно-гелиевая смесь, достигая респираторной части легких, вызывает стойкую, глубокую, длительную интенсификацию альвеолярной перфузии с увеличением диаметра микрососудов легких в 3–10 раз [9].

Помимо описанного в ряде исследований использования подогретой кислородно-гелиевой дыхательной газовой смеси в острый период коронавирусной инфекции, нами были доказаны положительные эффекты его применения у пациентов с сохраняющимися симптомами в период long-COVID. Применение подогреваемых ингаляций КГС способствует снижению жалоб на дыхательный дискомфорт, увеличению толерантности к физической нагрузке, увеличению ЖЕЛ%, повышению эффективности насыщения гемоглобина кислородом, улучшению выполнения пробы Штанге, в процессе лечения в группе наблюдается повышение ОФВ1. Также в группе КГС отмечено снижение жалоб на слабость, сухой кашель, одышку.

Учитывая эти данные, на наш взгляд, применение подогретой кислородно-гелиевой дыхательной газовой смеси у пациентов с астеническими проявлениями, дыхательным дискомфортом, кашлем, при снижении показателей внешнего дыхания и снижении эффективности насыщения гемоглобина кислородом в результате перенесенного COVID-19 является обоснованным и целесообразным. Учитывая доковидный положительный опыт изучения ингаляций КГС у пациентов с бронхиальной астмой и обструктивными заболеваниями легких, это может быть интересным в качестве проведения исследований с прицельным изучением пациентов в посковидном периоде с преобладанием обструктивных проявлений или на фоне хронической обструктивной болезни легких.

Выводы

Благодаря уникальным физическим свойствам гелий в смеси с кислородом, подогретой до температуры, превышающей термонейтральный для человека диапазон на 35–40 ºC, при поступлении в дыхательные пути способствует созданию в них наилучших условий для массопереноса метаболически-активных газов и, по-видимому, судя по стойкой тенденции к нормализации индекса равномерности легочной вентиляции, способствует уменьшению количества воздушных ловушек и гиповентилируемых участков легочной ткани. Это сопровождается заметным и быстрым регрессом патологической симптоматики у пациентов, перенесших COVID-19 и обратившихся в лечебное учреждение с остаточными явлениями, значительно нарушающими их качество жизни. Судя по полученным в исследовании результатам, лечебные сеансы дыхания подогретой кислородно-гелиевой смесью могут быть рекомендованы к использованию в периоде lond-COVID.

 Праскурничий Е.А.

https://orcid.org/0000-0002-9523-5966;

Орлова О.С.

 «https://orcid.org/0000-0002-7222-9731″0000-0002-7222-9731

Павлов Н.Б.

https://orcid.org/0000-0002-0540-1095

Зенкова С.И.

https://orcid.org/0000-0003-1161-713X,

Литература

1. Логунов А.Т., Мосягин И.Г., Павлов Н.Б. Подогретые кислородно-гелиевые смеси  «https://www.elibrary.ru/item.asp?id=48238670»  «https://www.elibrary.ru/item.asp?id=48238670» HYPERLINK «https://www.elibrary.ru/item.asp?id=48238670″стория применения в медицине // Морская медицина. — 2022. — Т. 8, №  «https://www.elibrary.ru/contents.asp?id=48238668&selid=48238670″1. — С. 20–37.
2. Балагова Л.Э., Маржохова А.Р. Опыт кислородно-гелиевой терапии у больных с «https://www.elibrary.ru/item.asp?id=49557964″19. Материалы II интернет-конференции по инфекционным болезням «Покровские чтения»: сборник тезисов конференции. — М., 2022. — С. 6–7.
3. Иванова А.С. Использование кислородно-гeлиевых смесей при лечении новой коронавирусной инфекции COVID-19 / В сб.: Кузбасс: образование, наука, инновации. Молодежный вклад в развитие научно-образовательного центра «Кузбасс». Материалы X Инновационного конвента. — Кемерово, 2022. — С. 216–217.
4. Петриков С.С., Журавель С.В. Термическая гелий-кислородная смесь в лечебном алгоритме больных с COVID-19 // Вестник РАМН. — 2020. — Т. 75, № — С. 353–362.
5. Соколова О.П., Макарова А.В., Серезвин И.Н. Опыт применения гелиокса в лечении вирусной пневмонии при COVID-19 // Медицинский альянс. — 2021. — Т. 9, № «https://www.elibrary.ru/contents.asp?id=46322526&selid=46322527″2. — С. 8–14.
6. Цыганков К.А, Лахин Р.Е. Оценка влияния кислородно-гелиевой смеси на выраженность кашля у пациентов с коронавирусной инфекцией // Вестник анестезиологии и реаниматологии. — 2022. — Т. 19, №  — С. 18–24.
7. Morgan S.E., Vukin K., Mosakowski S., Solano P., Stanton L., Lester L. et al. Use of heliox delivered via high-flow nasal cannula to treat an infant with coronavirus-related respiratory infection and severe acute airflow obstruction // Respir Care. — 2014. — Vol. 59 (11). — P. e166–e170. DOI: 10.4187/respcare.02728
8. Павлов Б.Н., Дьяченко А.И., Шулагин Ю.А., Павлов Н.Б., Буравкова Л.Б., Попова Ю.А., Манюгина О.В., Сытник Е.Б. Исследования физиологических эффектов дыхания подогретыми кислородно-гелиевыми смесями // Физиология человека. — 2003. — Т. 29, № — С. 69–73.
9. Лахин Р.Е. Применение кислородно-гелиевой газовой смеси «гелиокс» для лечения дыхательной недостаточности у пациентов с новой коронавирусной инфекцией COVID-19 (рандомизированное одноцентровое контролируемое исследование) // Неотложная медицинская помощь. — 2021. — С. 430–437.

REFERENCES

1. Logunov A.T., Mosyagin I.G., Pavlov N.B. Heated oxygen-helium mixtures, Morskaya meditsina, 2022, vol. 8, no. 1, pp. 20–37 (in Russ.), available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=48238670
2. Balagova L.E., Marzhokhova A.R. Opyt kislorodno-gelievoy terapii u bol’nykh s COVID-19. Materialy II internet-konferentsii po infektsionnym boleznyam «Pokrovskie chteniya»: sbornik tezisov konferentsii [Experience of oxygen-helium therapy in patients with COVID-19. Materials of the II Internet Conference on Infectious Diseases «Pokrov Readings»: a collection of abstracts of the conference]. Moscow, 2022. Pp. 6–7, available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=49557964
3. Ivanova A.S. Ispol’zovanie kislorodno-gelievykh smesey pri lechenii novoy koronavirusnoy infektsii COVID-1 [The use of oxygen-helium mixtures in the treatment of a new coronavirus infection COVID-19]. Kuzbass: obrazovanie, nauka, innovatsii. Molodezhnyy vklad v razvitie nauchno-obrazovatel’nogo tsentra «Kuzbass». Materialy X Innovatsionnogo konventa. Kemerovo, 2022. Pp. 216–217.
4. Petrikov S.S., Zhuravel’ S.V. Thermal helium-oxygen mixture in the treatment algorithm for patients with COVID-19. Vestnik RAMN, 2020, vol. 75, no. 5S, pp. 353–362 (in Russ.).
5. Sokolova O.P., Makarova A.V., Serezvin I.N. Experience in the use of heliox in the treatment of viral pneumonia in COVID-19. Meditsinskiy al’yans, 2021, vol. 9, no. 5, pp. 8–14 (in Russ.), available at:https://www.elibrary.ru/contents.asp?id=46322526&selid=46322527
6. Tsygankov K.A, Lakhin R.E. Evaluation of the effect of an oxygen-helium mixture on the severity of cough in patients with coronavirus infection. Vestnik anesteziologii i reanimatologii, 2022, vol. 19, no. 1, pp. 18–24 (in Russ.).
7. Morgan S.E., Vukin K., Mosakowski S., Solano P., Stanton L., Lester L. et al. Use of heliox delivered via high-flow nasal cannula to treat an infant with coronavirus-related respiratory infection and severe acute airflow obstruction. Respir Care, 2014, vol. 59 (11), pp. e166–e170. DOI: 10.4187/respcare.02728
8. Pavlov B.N., D’yachenko A.I., Shulagin Yu.A., Pavlov N.B., Buravkova L.B., Popova Yu.A., Manyugina O.V., Sytnik E.B. Studies of the physiological effects of breathing with heated oxygen-helium mixtures. Fiziologiya cheloveka, 2003, vol. 29, no. 5, pp. 69–73 (in Russ.).
9. Lakhin R.E. The use of oxygen-helium gas mixture «Heliox» for the treatment of respiratory failure in patients with a new coronavirus infection COVID-19 (randomized single-center controlled trial). Neotlozhnaya meditsinskaya pomoshch’, 2021, pp. 430–437 (in Russ.).