В Беларуси нехватка медицинского кислорода. Рассказываем, зачем он нужен и как решают проблему

Зачем вообще врачам нужен кислород?

Если коротко - чтобы лечить больных с дыхательной недостаточностью. Она может быть вызвана различными причинами, но одна из главных сейчас - COVID-19.

Мы уже рассказывали, как ведет себя в организме вирус SARS-CoV-2, вызывающий болезнь COVID-19. Он «заселяется» в клетки человека и превращает их в фабрики по производству себе подобных. В первую очередь страдают от этого клетки эпителия в дыхательных путях и в самих легких, а также клетки внутренней поверхности кровеносных сосудов. Также известно, что вирус атакует красные кровяные тельца (эритроциты) - клетки крови, главная функция которых заключается в доставке кислорода из легких к тканям и органам.

После того, как вирус истощит все ресурсы клетки, она обычно погибает. Естественно, что погибшие клетки не могут выполнять своих функций. В нашем случае речь идет о клетках легких, выделяющих из воздуха жизненно необходимый человеку кислород, и клетках крови, переносящих кислород к органам. Если их погибает много, то выделять кислород и доставлять его становится некому - начинается кислородное голодание, или, по-научному, гипоксия. Это серьезная угроза - если быстро не исправить ситуацию, в органах начинаются необратимые изменения. В первую очередь страдают центральная нервная система, сердце, ткани почек и печени. Если не восстановить нормальную подачу кислорода, органы начинают отказывать. Итог - смерть.

Для измерения количества кислорода в крови используется показатель под названием сатурация (в буквальном переводе с английского - «насыщенность»). Он измеряется в процентах и высчитывается по числу оксигемоглобина - железосодержащего белка, который «прицепил» к себе молекулу кислорода для транспортировки. В нормальном состоянии у здорового человека этот показатель должен находиться на уровне 95−99%. Для людей с хроническими заболеваниями легких и, например, курильщиков показатель может быть ниже. Падение сатурации до уровня 93% и ниже обычно становится поводом госпитализировать пациента.

Измерить содержание кислорода в крови можно при помощи анализа крови, но чаще это делают неинвазивно - прибором под названием пульсоксиметр, который замеряет сатурацию с помощью специального светового датчика. Такие устройства стоят недорого и стали очень популярны во время пандемии.

Как кислород помогает избежать гипоксии?

Итак, в организме есть проблема: выделять кислород и доставлять его к органам может все меньше клеток. Как это исправить?

Медики пользуются очень простым по своей сути способом под названием оксигенация, а если проще - подачей в легкие воздуха с высокой долей кислорода. Дело в том, что в воздухе, которым мы дышим, кислорода не так много - около 21%. Остальные 79% - это азот и аргон, а также другие газы с долей меньше процента. С помощью различных инструментов содержание кислорода можно увеличить - и таким образом фактически повысить КПД дыхания. В легкие поступит больше кислорода, чем в обычном воздухе, выделять его будет проще, а оставшиеся в крови здоровые эритроциты получат более полную загрузку. В свою очередь, органы человека в случае успеха перестанут «голодать» и снова начнут работать нормально.

Для подачи кислорода в основном используют три метода. Первый - наиболее простой и позволяет повысить содержание кислорода во вдыхаемой смеси газов примерно до 40% - это носовой катетер. Такой метод часто можно увидеть в фильмах о врачах. Он представляет собой трубочки, проведенные в нос, по которым газ подается в дыхательную систему человека. Такая система негерметична: кислород из трубочек смешивается с окружающим воздухом, и потому его доля остается не очень высокой. Кроме того, некоторые пациенты дышат в основном через рот - и тогда эффективность устройства падает еще больше. Но у метода есть значительный плюс - человек может разговаривать, нормально питаться, да и в целом не получать особого дискомфорта. Такие катетеры обычно помогают больным, у которых сатурация незначительно ниже нормы (чуть меньше 95%).

Второй способ - лицевая маска. Это специальный респиратор, закрывающий нос и рот человека, в который по трубке подается все тот же кислород. Герметичность такой системы гораздо выше, и она позволяет довести количество кислорода уже примерно до 50−60%. Однако комфорт пациента значительно падает: разговаривать с маской на лице заметно труднее. Питаться человек все еще может сам - однако для этого респиратор нужно снять. Такой метод применяют у пациентов со средним по сложности течением болезни.

Последний и самый радикальный метод оксигенации касается пациентов со сложным течением болезни, серьезным повреждением легких и сатурацией ниже 85%. Речь о подаче кислорода через аппарат ИВЛ. В этом случае больной находится в реанимации под наркозом, в его дыхательную систему вводят специальные трубки, по которым напрямую подают очищенный кислород в легкие. Метод позволяет довести содержание кислорода в воздухе до 80% и даже выше. Однако минусы очевидны: человек находится без сознания, а питание осуществляется через трубку. Кроме того, «вернуться» с ИВЛ не так просто - за время использования аппарата дыхательные мышцы атрофируются, и для восстановления их функции нужны недели специальных упражнений. Фактически, человек заново учится дышать.

Отметим также, что кислородная терапия - далеко не единственный инструмент борьбы с последствиями COVID-19, хоть и один из самых важных. От вируса SARS-CoV-2 страдает целый ряд органов и систем, и успешность лечения зависит от правильного применения комплекса мер. В то же время оксигенация - один из незаменимых инструментов, при ее отсутствии все остальные усилия могут оказаться напрасными. Из-за важности кислорода в больницах обычно есть даже резервные системы его подачи, на которые переключаются в случае аварии - именно так произошло в прошлом месяце в столичной БСМП.

Чем отличается медицинский кислород от технического?

Чтобы ответить на этот вопрос, нужно сначала разобраться, откуда берется чистый кислород. В промышленности его производят разными способами, однако наиболее распространенный и важный для нашего материала - криогенный. Этот способ позволяет добиться наиболее высокой концентрации газа (более 99%), и кислород медицинского назначения в основном получают именно так.

Метод основывается на разности температур кипения двух основных составляющих воздуха: кислорода и азота. Для производства берется обычный воздух, который очищается от пыли, влаги и углекислоты с помощью фильтров. Затем полученную смесь под высоким давлением охлаждают примерно до -200 градусов по Цельсию, получая жидкий воздух. Его медленно нагревают - и при -196 °C азот начинает испаряться. Кислород же остается жидким, так как его температура кипения - -183 °C. Процедуру сжижения и испарения азота повторяют множество раз, пока концентрация кислорода не достигнет нужного значения.

После этого вещество перекачивают в специальные баллоны для хранения и транспортировки - сосуды Дьюара - или в большие цистерны. И те, и другие представляют собой прочные емкости с двойными стенками, между которыми находится вакуум. Получается своеобразный «термос», который не дает кислороду внутри баллона быстро испаряться из-за разности температур. После нагрева до комнатной температуры из 1 литра жидкого кислорода получают около 860 литров газообразного. Медицинский кислород может поставляться не в жидком, а в газообразном виде - тоже под высоким давлением.

Как известно, полученный кислород может быть медицинским и техническим. Так чем же они отличаются? По распространенному стереотипу - уровнем содержания самого вещества. Однако это не так. Доля кислорода в баллоне медицинского назначения должна составлять 99,5%, аналогичный показатель - у технического кислорода второго сорта, а у технического кислорода первого сорта он даже выше - 99,7%. По содержанию углекислого газа требования к техническому кислороду первого сорта даже жестче, чем к медицинскому. Различия заключаются в другом. Во-первых, в медицинском не должно быть потенциально вредных примесей: угарного газа, кислот и щелочей, озона. Также медицинский кислород, в отличие от технического, не должен иметь запаха. Остальные требования к обоим видам идентичные: отсутствие ацетилена и масла, воды и пыли.

Для чего тогда применяют технический кислород? Например, для кислородной резки или сварки: температура горения газа так велика, что его горящая струя вызывает воспламенение металла. Также кислород может выполнять роль окислителя в ракетном топливе. По этой же причине он считается опасным взрывоопасным веществом. Так, в российских больницах только за последний год было несколько случаев воспламенений и взрывов кислородных баллонов. Наибольший резонанс произвел случай в Челябинске, где из-за разгерметизации одного из сосудов произошел взрыв, повлекший пожар и эвакуацию пациентов из здания городской больницы. Другой похожий эпизод случился в Астрахани.

О чем может говорить запрет на вывоз кислорода из страны?

Ответ очевиден: о возросшем спросе на медицинский кислород внутри Беларуси. При этом на росте спроса может сказываться как пандемия COVID-19, так и рост заболеваемости другими болезнями, вызывающими гипоксию. В Минздраве заявляли, что потребность в кислороде с началом пандемии выросла в четыре раза - соответственно, это может говорить о примерно таком же росте заболеваемости соответствующими недугами.

Очевидно также, что производственных мощностей для выделения медицинского кислорода в стране не хватает. В Беларуси есть одно государственное предприятие, специализирующееся на такой продукции, - ОАО «Крион» (бывший Минский химический завод). Есть и частные, в перечне продукции которых есть медицинский кислород, - например, компания «Орхидея». Однако сейчас их объемов, по всей видимости, недостаточно. Именно поэтому лицензии на производство медицинского кислорода получили предприятия, которые раньше этим не занимались. Все упоминавшиеся в новостях производства объединяет одно: на них уже были собственные установки по разделению воздуха - правда, в технических целях.

Похожий подход применяют, например, в России: там также несколько предприятий, производивших кислород в технических целях, получили лицензии на производство медицинского газа. В других странах, сталкивавшихся с дефицитом медицинского кислорода, обычно применяли другие методы. Так, в Танзании и Индии установки по выделению кислорода закупали и эксплуатировали сами больницы. Соседняя Украина закупает медицинский кислород в Польше.

Главный вопрос к белорусскому варианту решения проблемы с кислородом заключается в качестве газа. Несомненно, белорусские предприятия могут производить кислород в необходимой концентрации - как мы выяснили выше, требования по этому показателю в техническому газу не менее жесткие, чем к медицинскому. Главный вопрос - в содержании примесей, которые могут быть опасны для человека. На линиях, производящих медицинский кислород, используются отдельные баллоны, которые нельзя заполнять чем-то другим, кроме такого газа. Также на профильных предприятиях есть отдельные лаборатории, которые занимаются контролем качества продукции. Есть ли все это на предприятиях вроде «ГродноАзота» или «Нафтана» - большой вопрос. В сюжетах, показанных по госТВ, и текстах, опубликованных в государственных газетах, такая информация не звучала. Особенно волнующей в этом контексте звучит новость о поставке кислорода с авиабаз: к военной технике и изделиям требования по безопасности в целом обычно ниже, чем к «гражданским».

Еще один примечательный момент - все эти «меры военного времени» принимаются на фоне утверждений властей об «осторожном оптимизме» в отношении коронавируса, стабильного уровня заболеваемости (если верить официальным цифрам Минздрава) и «открутки» решений об обязательном масочном режиме.