Врачи наполнят тела пациентов… жидким льдом

0

Время – вот чего порой не хватает медикам, чтобы спасти жизнь пациента, пострадавшего от сильной травмы или сердечного приступа. Нескольких дополнительных часов, а то и минут, порой достаточно, чтобы успешно завершить пересадку органа или иную важную операцию. Но откуда взять эти «лишние» минуты?

Десятилетия врачи используют защитную силу гипотермии. Сильно охлаждённый организм или отдельные органы до минимума сокращают потребление кислорода (что важно при остановке сердца), в них замедляется разрушение клеток. Но вот большой вопрос — как именно охлаждать живые ткани?

Сейчас на вооружении медиков находятся ледяные ванны и охлаждающие жакеты, ледяные одеяла и просто резиновые «грелки» со льдом внутри. Все они выполняют поставленную задачу, но вот темп охлаждения оказывается очень низким. И потому в критических случаях внешнее охлаждение не столь уж и сильно продлевает агонию страдающих от обескровливания и гипоксии органов.

Куда лучше в этом плане выглядит внутреннее охлаждение, хотя проводить его сложнее. Сейчас с этой целью применяют холодный солевой раствор, подаваемый в кровоток в нужных местах. Но, увы, и этот способ не лишён недостатков. В силу характеристик физраствора его не получится охладить слишком сильно, а главное, тепло, которое он способен забрать у тканей, серьёзно ограничено.

Оригинальный выход из этой тупиковой ситуации придумали инженер Кен Коса и его коллеги из американской национальной лаборатории Аргон, пишет Membrana.ru. Надо просто «затолкать» лёд в сосуды, в полости тела (при операции) и даже в лёгкие пациента — вот он и охладится. Энергия, которую нужно затратить на растапливание льда, — велика, так что интенсивность охлаждения будет гораздо выше, чем при применении холодного физраствора.

Нет худа без добра

Очевидно, просто так проделать подобный трюк можно только с трупом. Чтобы «набить» живого человека льдом по самую макушку, лёд этот должен быть необычным. Он такой и есть, спасибо системам охлаждения зданий.

При чём тут они? Всё просто и сложно одновременно: история экзотической охлаждающей жидкости для человека началась с промышленного проекта!

В конце 1980-х лаборатория Аргонн разработала технологию изготовления ледяной гидросмеси (Ice Slurry), способной без проблем течь по трубам различного диаметра, не собираясь в ледяные наросты, не слипаясь и не забивая системы охлаждения. Экзотическая солёная водяная суспензия, придуманная в Аргонне, включала в себя мириады ледяных кристалликов, но не обычных, а специально подготовленных.

Эти частицы, во-первых, не угловатые и ершистые, как естественные кристаллы водяного льда, а округлые. Фактически — шарики. А во-вторых, они необычайно маленькие — с поперечником, равным диаметру человеческого волоса.

Благодаря обеим особенностям, данная жижа сохраняет подвижность воды (шарики скользят относительно друг друга), но с точки зрения теплотехники представляет собой лёд, со всеми вытекающими. В частности, в централизованных системах охлаждения промышленных или офисных комплексов смесь Ice Slurry способна работать в 5-7 раз эффективнее просто холодной воды.

Предполагалось, что такая суспензия будет подготавливаться и храниться ночью в специальной установке, а днём распределяться по трубам среди соседних зданий, обеспечивая их охлаждение.

Вот только распространения этого антипода теплоцентрали так и не случилось. Едва ли не единственным случаем практической реализации системы был некий демонстрационный проект в Японии. Но зато в 1999 году у Ice Slurry началась вторая жизнь.

«Ледяная кровь» на страже жизни

Кен Коса, директор департамента энергетики лаборатории Аргонн Роджер Пиппел, а также Лэнс Беккер и Терри Ванден Хок из медицинского центра университета Чикаго создали Центр чрезвычайной реанимации.

Центр этот объединил инженеров, врачей, биологов и химиков из университета и национальной лаборатории для разработки новых методов спасения пациентов. Особенно — в случае внезапной остановки сердца. И тут-то учёные решили всесторонне изучить и апробировать медицинское применение «гладкой ледяной взвеси», тем более что её микрокристаллы льда прекрасно проходили в довольно мелкие сосуды и не повреждали клетки.

Прежде всего, исследователи придумали, как обеспечить быстрое охлаждение мозга человека, пока сердце остановлено и кровотока нет. Ice Slurry необходимо поместить в лёгкие (через трубку, вставленную в трахею) — догадались учёные. Ведь это эффективные теплообменники с развитой поверхностью, через которые проходит вся кровь.

Пока сердце не бьётся, принудительное сжатие грудной клетки заставит кровь, охлаждённую Ice Slurry, течь к головному мозгу. Ну, а охлаждённый мозг может намного дольше выжить при кислородном голодании (обычно его клетки начинают гибнуть через 10 минут после остановки кровоснабжения).

Первые опыты на животных показали, что 2-4 литра Ice Slurry, введённые в лёгкие, позволяют охладить головной мозг на 6 и даже несколько больше градусов Цельсия всего за 10 минут, в то время как применение внешнего охлаждения за то же самое время понижает температуру внутренних органов животного (да и человека тоже) всего-то на 0,3 градуса. То есть, скорость охлаждения по новой методике оказалась выше обычной в 20-30 раз! А это уже может стать разницей, означающей спасение чьей-то жизни. При таком способе мозг может оставаться охлаждённым в течение часа, что даёт хирургам достаточно времени для реанимации.

Второй вариант применения смеси — непосредственный ввод её в кровоток. Через внутривенный катетер можно перекачать в сосуды немало Ice Slurry, а она уже сама разойдётся по органам, обеспечивая их охлаждение. Подвид того же метода — запуск жидкого льда в сонную артерию, для быстрой доставки к мозгу.

Третий — это обкладывание смесью отдельного органа при выполнении операции. Причём, поскольку смесь способна течь, её можно доставить к месту действия внутрь тела по тонкой трубочке. А это значит, что операция может быть малотравматической.

Логично спросить: а что с водой, которая получается в результате таяния смеси? Очень просто. Из лёгких излишки воды откачиваются специальным насосом через ту же трубку. А остатки усваиваются тканями. В случае же запуска суспензии Ice Slurry напрямую по кровотоку она также абсорбируется телом без вреда для организма, ведь фактически эта смесь — всего лишь особым образом приготовленный солевой раствор (биосовместимый).

В общем, Ice Slurry оказалась настоящим чудом. Множество тестов на животных показали, что «ледяная кровь» удлиняет время, в течение которого можно спасти пострадавшего. Скажем, при остановке сердца это время удлиняется, по осторожным оценкам, с 10-15 до 30-45 минут.

Мечта авторов проекта: чтобы запасами Ice Slurry оснащались не только госпитали, но и кареты «скорой помощи». Если медики получат возможность немедленно вводить суспензию в кровь или лёгкие пострадавшего человека (при аварии на дороге, например), либо пациента, сердце которого остановилось после приступа (портативные насосы для Ice Slurry уже находятся в разработке), это будет означать сохранение десятков жизней ежедневно только в одних США. А ещё данный состав мог бы изменить технологию хранения донорских органов. В общем — перспективы интересные.

Поделиться.

Комментарии закрыты