Наверх
6 июля 2020

Задержки с дыханием: пандемия обнажила противоречие между двумя технологиями ИВЛ

©Gil Cohen Magen / Xinhua / Zuma / TASS

Пандемия COVID-19 не первый случай т.н. респираторной катастрофы – внезапного появления большого числа пострадавших с дыхательной недостаточностью. Перечислим лишь наиболее известные инциденты: пандемия полиомиелита в 50-х годах, авария на химическом заводе Union Carbide в Бхопале (1984), чернобыльская катастрофа (массовый лучевой пневмонит, 1986), захват заложников в Театральном центре на Дубровке (2002), атипичная пневмония SARS (2003), ближневосточный респираторный синдром MERS  (2012–2019).

Респираторные катастрофы – плата человечества за прогресс. Вероятность таких трагических инцидентов, с одной стороны, растет пропорционально уплотнению городской застройки, строительству огромных офисных и торгово-развлекательных комплексов, проведению массовых мероприятий, успехам генной инженерии, развитию транспортной системы, ядерной энергетики, химических и биотехнологических производств.

Аппаратные игры: планы импортозамещения систем ИВЛ дали сбой

С другой стороны, сохраняется риск войны и терроризма с использованием биологического, химического и ядерного оружия. Наконец, все чаще прорывы в человеческую популяцию «нечеловеческих» инфекций: SARS,  MERS, COVID-19. ВОЗ регулярно сообщает о случаях группового заражения людей «птичьим гриппом» H7N9 с летальностью до 38% – в случае его эпидемии мы будем вспоминать COVID-19 как малозначимый инцидент.

Таким образом, изобилие потенциально опасных микроорганизмов превращает вакцины в оружие уже проигранной войны, а инфекции – не единственная причина респираторных катастроф. Поэтому снизить их риск и социальную цену можно, лишь располагая ресурсами для длительной, зачастую многодневной ИВЛ большому числу пострадавших от инфекционного, токсического и радиационного поражения.

«Железные легкие»

Увы, пандемия COVID-19 – болезни с невысокой летальностью, которую большинство зараженных даже не замечают, – подтвердила ранее звучавшие предупреждения о критической уязвимости перед риском респираторных катастроф даже самых богатых развитых стран. В 2015 году группа ученых (Ajao A., Nystrom S.V., Koonin L.M. и др.) провела моделирование потребности США в ИВЛ в случае пандемии гриппа. Исследование показало неизбежность тяжелого дефицита ИВЛ, при этом нехватка специалистов будет опережать дефицит аппаратов.

В январе 2020 года Johns Hopkins Center for Health Security привел данные, что США гарантируют доступность ИВЛ не более 0,5% американцев даже при мобилизации аппаратов для наркоза и стратегических запасов. При этом ресурсы ИВЛ в любой стране не только крайне ограниченны, но и распределены по территории, эксплуатируются и не могут быть быстро мобилизованы. Поэтому сегодня даже локальная респираторная катастрофа заведомо предполагает гибель значительной части пострадавших.

Причина беззащитности современного общества перед респираторными катастрофами видится в исторически сложившейся технологической парадигме ИВЛ. В ходе развития этой технологии метод отрицательного давления – NPV (negative pressure ventilation), который имеет преимущества для лечения терапевтических больных, в том числе с инфекционным, токсическим и радиационным поражением, был напрочь вытеснен ориентированным на хирургию методом положительного давления – PPV (positive pressure ventilation). Оба метода имеют свои преимущества, недостатки и целевые группы пациентов. Поэтому вытеснение произошло не из-за «отсталости» NPV и «прогрессивности» PPV, а вследствие неравной борьбы хирургов и терапевтов за ограниченные ресурсы здравоохранения.

©TopFoto / Vostock Photo

Помимо ИВЛ, есть еще один метод лечения дыхательной недостаточности – экстракорпоральная мембранная оксигенация (ЭКМО), которая предусматривает выведение из организма пациента части крови, ее насыщение кислородом и освобождение от углекислого газа в специальном аппарате. Это инвазивная, опасная, ограниченная во времени (обычно несколько дней) и очень дорогая процедура (цена ЭКМО в европейских странах колеблется в интервале 8–12 тысяч евро за одни сутки), которая может проводиться только в высокотехнологичных медицинских центрах. Поэтому ЭКМО нельзя рассматривать как массовый метод оказания помощи при респираторных катастрофах.

Первой массовой технологией ИВЛ в начале XX века стал метод NPV, т.н. Iron Lung. При этом методе воздух движется в легкие как при обычном дыхании – вслед за расширением грудной клетки пациента, которая помещена в герметичный контейнер («кирасу», «танк» или «куртку-вентилятор»), где создается отрицательное давление.

Копируя принципы природы, NPV относительно безвреден: он не повреждает легкие и не имеет негативного влияния на другие органы. Более того, этот метод даже улучшает работу сердца, что важно для пожилых пациентов и тех, у кого есть серьезные заболевания сердечно-сосудистой системы. При ИВЛ по методу NPV пациент может оставаться в сознании, самостоятельно питаться, общаться с родственниками по телефону, читать книги, смотреть телевизор и помогать медработникам при уходе, а при длительной ИВЛ – адаптироваться к новым условиям жизни и даже посильно работать.

Такая ИВЛ может работать без источников медицинских газов и даже электричества (на случай отключения электроэнергии модели 50-х годов имели механический привод) и безопасно проводиться в течение многих десятилетий и даже пожизненно. Например, австралийка Джун Миддлтон была занесена в Книгу рекордов Гиннесса как человек, который провел самое долгое время на ИВЛ – более 60 лет. Простота и безопасность NPV делает его оборудование недорогим и надежным, позволяя проводить ИВЛ даже в домашних условиях силами обученных родственников, – кинопоклонники братьев Коэн наверняка помнят сцену с аппаратом NPV в фильме «Большой Лебовски».

Уральский завод отозвал провоцирующие пожары аппараты ИВЛ «Авента-М»

Высокий уровень безопасности и простота NPV, возможность проводить многодневную ИВЛ в обычных палатах силами неквалифицированных сотрудников, невысокая цена и сведение к минимуму страха пациентов, сохранение их сознания и двигательной активности – идеальные качества для метода выбора ИВЛ при массовом появлении терапевтических больных с дыхательной недостаточностью. Что и было доказано во время пандемии полиомиелита 50-х годов, когда «Железные легкие» спасли десятки тысяч детей и подростков, утративших способность к дыханию.

Однако, хорошо помогая терапевтическим больным, метод NPV непригоден для хирургов – например, он не дает доступа к груди и животу, нельзя проводить ИВЛ в случае операций на грудной клетке или ее ранений. Поэтому без преувеличения огромным шагом для всего человечества стало создание в 1952 году шведом C.G. Engstrom первого массового надежного аппарата ИВЛ положительного давления, PPV, который не мешал работе хирургов.

В PPV вдох осуществляется вдуванием воздуха в легкие под давлением через установленную в трахею трубку, поэтому необходим медикаментозный сон или общая анестезия пациентов, что опять же удобно хирургам, которым не нужно «личное присутствие» больных на операции. Тем самым технология PPV развязала хирургам руки и сделала возможным взрывное развитие хирургических технологий во второй половине XX века.

©Science History Images / Vostock Photo

Прибор не для слабаков

Но работающий вопреки нормальной физиологии человека PPV – опасный метод с большим риском осложнений. У него много недостатков, которые относительно малозначимы в хирургии, но превращаются в критические ограничения ИВЛ в условиях респираторных терапевтических катастроф.

Если за несколько часов наркоза и хирургической операции PPV зачастую не оставляет даже воспоминаний, то многодневная ИВЛ наносит тяжелую психическую травму даже самому мужественному пациенту. Ужас, страх, паника, осознание беспомощности и одиночества, многократное переживание собственной надвигающейся смерти: так описывают свои ощущения те, кто выжил после длительной PPV. Зная это, опытные реаниматологи зачастую просят своих коллег избыточно не усердствовать в случае критической ситуации с их собственным здоровьем.

Сергей Авдеев: «Для лечения COVID-19 мы применяем достаточно странные препараты»

В свою очередь, длительное вдувание воздуха под давлением даже при самом «нежном» режиме PPV угнетает кровообращение и повреждает легкие. В результате из легких освобождаются и повреждают другие органы и системы т.н. цитокины – да, те самые цитокины, с массовым выбросом которых связывают и патогенез COVID-19; возможно, это и есть одна из причин высокой смертности у «ковидных» пациентов, переведенных на ИВЛ по методу PPV. Поэтому вред PPV напрямую зависит от его длительности. В случае хирургических операций (где ИВЛ обычно продолжается несколько часов, реже – до суток) этим вредом можно пренебречь, но если ИВЛ длится более 5 суток, то прогнозируемая летальность достигает 50% независимо от диагноза. В свою очередь, из тех, кто выжил после длительной ИВЛ, до 50% умирают в течение года после выписки. Согласитесь, грустная арифметика.

В условиях пандемии COVID-19 выяснилась еще одна негативная сторона PPV: требуя интубации трахеи, регулярной санации открытых дыхательных путей и периодической разгерметизации дыхательного контура, этот метод ИВЛ ощутимо повышает риск заражения персонала, который вынужден выполнять эти манипуляции подобно саперам, работающим на минном поле.

Наконец, подавляя механизмы регуляции естественного дыхания, многодневная PPV требует длительного и зачастую сложного процесса постепенного «отлучения от аппарата». Для этого в развитых странах работают специальные центры, куда переводятся выздоравливающие пациенты, освобождая койки отделений интенсивной терапии для более тяжелых больных. В России таких центров нет, и «отлучением от аппарата» занимаются врачи-реаниматологи параллельно своей основной работе. В обычных условиях это увеличивает нагрузку на реаниматологов и снижает эффективность помощи тяжелым больным, а в условиях респираторной катастрофы усугубляет дефицит ресурсов ИВЛ и угрожает осложнениями из-за ускоренного «отлучения от аппарата» тех, кто еще не готов к самостоятельному дыханию.

Необходимость защиты пациентов от вреда и осложнений длительной PPV – причина того, что эти аппараты ИВЛ значительно сложнее и дороже NPV, а требования к их надежности соответствуют требованиям аэрокосмической промышленности. Поэтому их производство требует мощной научной базы, высочайшей культуры производства, вышколенного персонала и многоуровневого контроля качества. Если этих компетенций в стране нет, то попытки быстро наладить массовое производство таких аппаратов связаны с высоким риском несчастных случаев, что, увы, мы недавно увидели в клиниках Санкт-Петербурга.

При этом проведение ИВЛ по методу PPV возможно только в специально оборудованных помещениях квалифицированным персоналом и требует колоссальных затрат труда. Так, используемый в США «золотой стандарт безопасности» – 1 круглосуточная квалифицированная сестра на 1 больного на ИВЛ. Очевидно, что содержать в запасе значимые резервы оборудования, персонала и помещений для такого ИВЛ нельзя – никакая экономика не выдержит. Отсюда беззащитность современного общества перед респираторными катастрофами: появление большого количества задыхающихся людей вынуждает останавливать плановую помощь, перепрофилировать лечебные учреждения и проводить сортировку пациентов на «перспективных» и «неперспективных» – спасая одних, лишать шанса выжить других.

©Roland Weihrauch / Picture Alliance / DPA / Vostock Photo

Хирургия против терапии

Однако, несмотря на свои недостатки, изобретение PPV не расширило арсенал врачей, дополнив NPV («каждому случаю – свой метод»), а вытеснило ее из практики. Уже в 70-е годы PPV постулируется как конвенциональная (безальтернативная) технология, которую врачи обязаны использовать даже там, где превосходство NPV давно доказано, – например, при проведении длительной и пожизненной ИВЛ в домашних условиях у пациентов с центральными и периферическими нарушениями дыхания (БАС, СМА и пр.).

В СССР развитие ИВЛ почти сразу пошло по пути PPV, и сегодня в России врачи о ней знают лишь понаслышке, полагая ее анахронизмом. За рубежом сегодня NPV используется лишь небольшим количеством медицинских центров в Европе, производство этих аппаратов поддерживают несколько малоизвестных фирм, а число научных публикаций отстает от PPV на несколько порядков. Иначе говоря, если благодаря колоссальным многолетним вложениям в науку и производство сегодня PPV – навороченный суперкар, то NPV по уровню знаний и наработок осталась на уровне советского жигуленка.

«Цифра» против «короны»: как технологии помогают в борьбе с пандемией

Почему гуманный, безопасный, простой, недорогой и доказавший свою эффективность для многих пациентов метод NPV исчез из арсенала врачей? XX век – век войн («хирургических эпидемий», как их назвал Николай Пирогов), когда хирурги cтали героями, получив огромное влияние в здравоохранении и в обществе в целом. Спросите на улице у человека, кого из великих врачей он знает. В ответе обязательно прозвучит фамилия хирурга, и заслуженно. Но у культа хирургов есть другая сторона медали. Перетягивая короткое одеяло финансирования медицины на свою сторону, хирурги зачастую оставляют на голодном пайке терапию, которая по этой причине во второй половине XX века ощутимо отстала от хирургии.

Поэтому с учетом высокой стоимости ИВЛ один из результатов «века хирургов» – подобно кукушонку, который выбрасывает из гнезда менее сильных птенцов,  хирургическая PPV обрекла терапевтическую NPV на забвение, лишив ее ресурсов для исследований, развития и инноваций. Для обоснования этого «каннибализма технологий» часто звучит гипотеза о том, что NPV менее эффективна по сравнению с PPV при так называемом «синдроме жестких легких» (ОРДС), который приводит к дыхательной недостаточности при травмах и болезнях. Считать эту гипотезу доказанной нельзя: ряд исследований показал ровно обратное – что использование NPV (как самостоятельно, так и в комбинации с PPV) улучшает результаты лечения ОРДС. Тем более в случае с COVID-19 оказалось, что при этой болезни имеет место атипичный ОРДС: легкие остаются мягкими, сохраняя почти нормальную эластичность.

©Steve Parsons / AFP / East News

Однако времена меняются. XXI век стал веком догоняющего развития терапии и терапевтических респираторных эпидемий, а пандемия COVID-19 оказалась окном возможностей для возврата в практику NPV.

С одной стороны, общество получило возможность увидеть хорошо известные узкому кругу специалистов медицинские, экономические, мобилизационные и этические ограничения PPV. Именно безальтернативность PPV, которая плохо подходит для длительной ИВЛ терапевтическим больным и к тому же оказалась малоэффективной для лечения COVID-19, превратила перевод на ИВЛ в аналог смертного приговора, привела к параличу национальных систем здравоохранения, к распространению страха и панических настроений и потребовала убийственных для экономики карантинных мер. С другой стороны, постепенно растет осознание преимуществ NPV для оказания помощи в условиях респираторных катастроф.

Появляются и проекты, ориентированные на «догоняющее» развитие технологии NPV, ее удешевление и общедоступность. Например, британский проект Exovent, в котором участвует ряд исследователей, практических врачей, Национальная служба здравоохранения, корпорация Marshall Aerospace and Defence Group и Университет Уорика. В апреле 2020 года уже создан опытный экземпляр мобильного (вес около 4 кг) аппарата NPV «Exovent», а в мае начались его клинические испытания, в финансировании которых принимает участие фонд семьи Стивена Хокинга.

Помогут ли эти инициативы в борьбе с пандемией COVID-19? В ситуации колоссальной отсталости в развитии NPV – сомнительно, но время покажет, особенно если пандемия затянется. С более высокой степенью вероятности результатом пандемии станет следующий этап технологической эволюции ИВЛ.

Подобно тому, как на смену культу хирургов и «второсортности» терапевтов пришло понимание равноценности этих профессий, так и на смену сегодняшним представлениям о «конвенциональности» PPV и «архаичности» NPV придет взвешенное понимание того, что это не альтернативные, а взаимодополняющие методы ИВЛ в единой технологической цепи респираторной терапии. Каждый из этих методов имеет право на развитие, свои преимущества, недостатки и диапазон возможностей, использовать которые можно в том числе в рамках их комбинированного применения.

В конце концов, это вопрос общественной безопасности. Сегодня только развитие технологии NPV дает шанс сделать нашу цивилизацию менее уязвимой перед лицом неизбежных респираторных катастроф в будущем.

Первый шаг в этом направлении – перестать видеть в NPV анахронизм и обеспечить этой технологии ускоренное «догоняющее» развитие: финансировать научные исследования по этому направлению, создавать опытные производства и вести клинические испытания. Появляется свободная технологическая ниша для научного поиска и инноваций – почему бы России не попытаться ее занять?

Автор – кандидат медицинских наук, Высшая школа организации и управления здравоохранением, г. Москва.

Читать полностью (время чтения 9 минут )
Избранные статьи в telegram-канале ProfileJournal
Больше интересного на канале Дзен-Профиль
Скачайте мобильное приложение и читайте журнал "Профиль" бесплатно:
Самое читаемое

Зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность скачивания номеров

Войти через VK Войти через Google Войти через OK
06.07.2020
05.07.2020