Гелий – очередное чудо-лекарство от коронавируса

20 мая академик Александр Чучалин, директор НИИ пульмонологии (заболеваний дыхательных путей) на совещании по санитарно-эпидемиологической обстановке рассказал Владимиру Путину об оригинальной российской технологии, которая может снизить смертность среди тяжелых пациентов с коронавирусной инфекцией. Речь об ингаляциях подогретой кислородно-гелиевой смесью.

В своем докладе академик, в частности, напомнил Президенту о том, что гелий исследовал еще великий советский физик Петр Капица, получивший за это Нобелевскую премию. Наверное, ученый таким образом хотел подчеркнуть историческую значимость своей методики, хотя понятно, что исследования Петра Капицы никакого отношения к ней не имеют, поскольку для того, чтобы испытать целебные свойства открытой Капицей сверхтекучести жидкого гелия, больному пришлось бы охладиться до температуры, близкой к абсолютному нулю, что автоматически сняло бы всякие вопросы о воздействии на его организм коронавируса. Продолжая экскурс в славное прошлое отечественного гелия, Александр Чучалин вспомнил и про работы не менее великого советского физика Льва Ландау, назвав его учеником Капицы. Ландау действительно некоторое время работал в Институте физических проблем, который возглавлял Капица, но его учеником он не был и это еще вопрос, кто из них кому годился в учителя. С тем же успехом можно назвать Путина учеником, к примеру, Кириенко, в правительстве которого Владимир Владимирович работал в 1998 году.

Но это мелочи. «Новая газета», к примеру, в своей статье привела мнение доктора медицинских наук, профессора Высшей школы экономики Василия Власова, который назвал совещание у Президента «тщательно сдирижированным» спектаклем, призванным продемонстрировать внимание власти к мнению специалистов. В качестве одного из таких подсадных специалистов якобы и выступил академик Чучалин. Василий Власов, давно критикующий Минздрав за его «бездоказательную» медицину, высмеял выпущенный по свежим следам совещания «безумный текст» Мосгорздрава, сообщавшего о лечении оксидом гелия, в то время как любому школьнику должно быть известно, что гелий, как инертный газ, никаких оксидов не образует. Власов утверждает, что, вопреки мнению отечественных академиков, никаких преимуществ у гелия при лечении легочных заболеваний мировая лечебная практика не обнаружила. Более того, эксперименты с гелием над больными Власов сравнил с деятельностью немецких врачей-преступников в концлагерях, а саму технологию назвал «новацией, которая апеллирует преимущественно к скрепному характеру курной избы и русской бани». Совсем разошедшись, Власов даже сравнил гелий, страшно подумать, с Арбидолом.

Давайте же попробуем разобраться, вокруг чего разгорелся этот спор.

Гелий земной и небесный

Что б там ни писали в новых и старых газетах, гелий – это наше богатство. Россия обладает самыми большими его природными запасами, которые оцениваются в 16,6 млрд кубометров, что составляет 34% мировых ресурсов. Для сравнения: запасы природного газа в нашей стране – 47 800 млрд кубометров (24% мировых резервов). То есть гелия на Земле не сказать, чтобы очень много. И в основном его добывают как раз из природного газа, куда он просачивается из недр, исходно образуясь в результате альфа-распада тяжелых элементов. Причем газовые месторождения с концентрацией гелия в 1% считаются богатыми. При этом, попадая в атмосферу, гелий, чья доля в воздушном океане планеты составляет всего 0,00007% по массе, улетучивается в космос и навсегда покидает круговорот веществ на планете.

Между тем в космосе гелия как раз хватает. Это второй после водорода по распространенности элемент. Вселенная (если не учитывать темную материю) вообще по массе на 99,9999999% состоит из двух этих веществ: на водород приходится 76%, а на гелий – 24%. Мы и живем-то за счет того, что Солнце превращает водород в гелий в ходе термоядерного синтеза. Собственно, гелий и открыт был сначала на Солнце (это сделал в 1868 г. француз Пьер Жансен по результатам спектрального анализа излучения короны Солнца).

Температура кипения гелия составляет всего 4,2°К – самая низкая для всех известных веществ. А при температуре ниже 2,172°К жидкий гелий начинает течь практически без сопротивления. Его вязкость становится в миллиард раз меньшей, чем вязкость воды. Как уже упоминалось выше, именно за открытие явления сверхтекучести (1938 г.) советскому ученому Петру Капице была присуждена Нобелевская премия 1978 года.

Но для борьбы с коронавирусом куда важнее свойства гелия при обычных условиях. В этих условиях гелий – инертный газ без цвета, вкуса и запаха. Он практически не вступает в химические реакции с другими веществами и не оказывает влияния на человеческий организм, в то время как длительное дыхание чистым кислородом, к примеру, вызывает отравление, а азот под давлением становится наркотиком.

А еще гелий – второй по легкости газ после того же водорода. Его плотность при нормальных условиях – 0,178 кг/м³, что в 6,7 раза меньше плотности воздуха (1,2 кг/м³). Кроме того у него самая большая теплопроводность среди всех газов, за исключением все того же водорода. Именно сочетание этих качеств позволяет эффективно применять гелий при лечении болезней легких.

Большое облегчение

В большинстве случаев смерть у больных с вирусом COVID-19 наступает от пневмонии. В результате шоковой реакции организма на коронавирус просветы альвеол (воздушных мешочков легких) заполняются слизью, сужаются и легкие перестают выполнять свою функцию: человек дышит изо всех сил, гонит в легкие воздух, а до альвеол он не доходит. Причем больной долго может чувствовать себя относительно хорошо, а ухудшение состояния и смерть от кислородного голодания могут произойти за считанные минуты.

Применение аппаратов искусственной вентиляции легких (ИВЛ) в таких случаях не всегда помогает. До 80% тяжелых коронавирусных пациентов, подключенных к ИВЛ, умирают. Эта статистика так перепугала некоторых врачей в США, что они, путая причины и следствия, даже призвали отказаться от применения ИВЛ при коронавирусе. Но дело, судя по всему, не в ИВЛ. «Если пациент с COVID-19 попал на вентиляцию легких, то тяжесть его заболевания такова, что поправляются немногие», – говорит в интервью той же «Новой газете» анестезиолог, профессор СЗГМУ им. Мечникова Константин Лебединский.

В аппаратах ИВЛ, кстати, применяется чистый кислород, но что толку, если он все равно не доходит до альвеол. Более того, плотность кислорода (1,43 кг/м³) выше, чем у воздуха (1,2 кг/м³), то есть дышать им при прочих равных условиях труднее. Иное дело – использование смеси кислорода и гелия. Обычный воздух на 78% состоит из азота и на 21% из кислорода. Азот выступает неким «растворителем» в этой смеси, поскольку его плотность (1,16 кг/м³) ниже, чем у кислорода. А гелий, плотность которого в 6,5 раз меньше, чем у азота, становится для кислорода настоящим «разжижителем».

Между прочим, профессор Власов, подвергший столь уничижительной критике академика Чучалина и Мосгорздрав, тоже небезупречен в формулировках. В частности, он заявил, что гелий отличается тем, что имеет большую текучесть. Это не так. Вязкость у газообразного гелия при нормальных условиях немного выше, чем у азота и воздуха. Просто при замене азота на гелий получается менее плотная газовая смесь с более низким сопротивлением дыханию. Дышать такой смесью легче чисто физически, то есть требуется меньше усилий со стороны межреберных мышц, и при этом она полнее заполняет легкие из-за более слабой турбулентности потока. Соответственно, облегчается циркуляция такой смеси в легких: свежая порция с кислородом быстрее достигает самых дальних уголков легочного «лабиринта» (у здорового человека 700 млн альвеол площадью до 120 м²), а отработанная смесь с углекислым газом легче и полнее выдыхается. Кроме того, молекулы кислорода и углекислого газа быстрее двигаются между молекулами гелия, то есть их диффузия происходит легче. Ну а гелий помимо прочего разжижает «мокроту».

Под газом

Первые эксперименты с дыханием кислородно-гелиевой смесью, получившей название гелиокс, провели в начале XX века американские водолазы. Дело в том, что при использовании обычного воздуха где-то на глубине 60 м наступает азотный наркоз: сначала возникает эйфория, как и при алкогольном опьянении, а потом дело доходит до полной потери контроля над собой. Гелий этого недостатка лишен, поэтому при замене в дыхательной смеси азота на гелий водолазы могли без проблем работать на глубинах до 100-120 м.

Помогает гелий бороться и с кессонной болезнью, то есть с закипанием растворенных в крови газов при быстром всплытии. Гелий в 2,5 раза быстрее азота проникает в ткани и, соответственно, быстрее выводится, поэтому остановки при всплытии для декомпрессии можно делать более короткими.

Но есть и проблема – высокая теплопроводность гелия. Этот газ более интенсивно отбирает тепло у организма, поэтому длительное дыхание им при температуре смеси ниже +30°С может привести к переохлаждению и воспалению легких. Скорее всего, именно из-за этого гелиокс не подошел космонавтам, хотя подобные исследования проводились в СССР в 1970-х годах в Институте медико-биологических проблем (ИМБП). Был даже проведен эксперимент с 37-дневным пребыванием человека в кислородно-гелиевой атмосфере. Но постоянно поддерживать +30°С в космическом полете затруднительно.

Однако в конце концов специалисты ИМБП сумели превратить проблему в достоинство. Гелиевой терапией легочных больных американцы начали заниматься еще в 1930-х годах, но советские ученые первыми предложили подогревать кислородно-гелиевую смесь до высоких температур. В этом случае высокая теплопроводность гелия становится плюсом: нагретой до 100°С смесью можно дышать, не испытывая никакого дискомфорта, хотя воздух при такой температуре вызывает ожог (вспомните свои ощущения в бане, столь нелюбимой профессором Власовым).

Первый подобный аппарат «Приз» был создан в ИМБП в 1994 году, но не для лечения, а для спасения водолазов и подводников после сильного переохлаждения. В конце концов в ИМБП был создан «Ингалит» – переносной аппарат весом всего 35 кг, и его начали применять для лечения легочных больных. Словом, основу превосходства в опыте лечебного применения гелия, которое есть у отечественной медицины, составили разработки ИМБП.

Кроме того было отмечено, что при использовании кислородно-гелиевой смеси на 20% повышается работоспособность человека. Гелиокс позволяет быстрее насыщать ткани кислородом и вымывать из них углекислоту, что дает возможность, к примеру, спортсменам куда быстрее восстанавливаться после больших нагрузок. Перспектива применения гелия в спорте особенно заманчива, поскольку этот газ не входит в список веществ, запрещенных WADA. Однако в российском спорте с гелиоксом дело как-то не заладилось (ИМБП готов предоставлять специалистов и оборудование бесплатно, требуется только купить сам гелий, но выделить 120 тыс. руб. на спортсмена в год на закупку газа российским спортивным федерациям почему-то не по карману). А вот медицина за эту технологию ухватилась. Собственно, этот же «спортивный» эффект используется и для спасения тяжелых больных с коронавирусом.

Легче легкому

Гелиокс снимает дыхательную недостаточность и восстанавливает микроциркуляцию в легких, нарушение которой считается одной из главных причин смерти от коронавируса. Дополнительный лечебный эффект дает подогрев смеси. В НИИ скорой помощи им. Склифосовского, где сейчас ведутся эксперименты с гелиоксом, больным дают в течение 15 минут подышать смесью из 70% гелия и 30% кислорода, нагретой до 92°С. Для вирусов и бактерий такой градус, да еще доставленный в самые дальние закоулки легких, где всякая зараза и скапливается, может оказаться смертельным. Аппарат, который испытывается в Склифе, называется «Гелиокс-экстрим». Он разработан инженером и предпринимателем Александром Паниным в сотрудничестве с директором экспериментального завода ИМБП Алексеем Логуновым, одним из пионеров применения этой технологии в стране.

А кроме лечения гелием в НИИ им. Склифосовского экспериментируют с оксидом азота, который, вероятно, и попутал авторов «безумного» пресс-релиза Мосгорздрава. Есть подозрение, что смертность от коронавируса наступает не из-за того даже, что не работают альвеолы легких, а потому что в результате кислородного голодания происходят спазмы кровеносных сосудов и их закупорка. Поэтому оксид азота, который снимает спазмы сосудов, еще более эффективная для борьбы с последствиями коронавируса технология. Уникальный отечественный аппарат «Тианокс» для лечения оксидом азота разработан учеными «Росатома» во Всероссийском НИИ экспериментальной физики (Федеральный ядерный центр в Сарове). Его отличие в том, что оксид азота берется не из баллонов, которые еще надо где-то купить и в больницу привезти, а вырабатывается самим аппаратом непосредственно из воздуха. Ничего подобного в мире нет.

Если вернуться к гелию, то благодаря передовым разработкам отечественной науки ингаляции нагретым гелиоксом применяются в нашей медицине довольно давно. В том числе и по этой причине у нас практически исчезли смертельные случаи обострений бронхиальной астмы. Правда, тут гораздо большее значение сыграла формулярная система, которую внедрил академик Чучалин. Говоря проще, он навел порядок в лечении тяжелых легочных больных. (В рамках формулярной системы, к примеру, врач выписывает не то лекарство, которое хочет или которое ему «настоятельно посоветовал» очередной представитель фармацевтической компании, а то, которое необходимо по мнению ведущих специалистов). На совещании, кстати, большую часть времени академик рассказывал Президенту именно о том, как надо правильно организовывать лечебный процесс. Но, как и в случае с ныне знаменитым гидроксихлорохином, СМИ в первую очередь начали трубить об очередном чудо-лекарстве.

Между тем гелий – не панацея. Во-первых, польза от него при лечении коронавирусных больных пока еще не подтверждена клиническими испытаниями, хотя положительный эффект вроде бы есть. Во-вторых, такое лечение – довольно дорогое удовольствие. В 2020 году цена гелия в России за первые три месяца выросла в два раза и составляет около 2000 руб. за кубометр. За 15 минут ингаляции человек вдыхает приблизительно 0,135 м³ смеси, то есть около 0,1 м³ гелия, что дает расход в 200 руб. Но это цена за технический гелий для «надувательства» шариков. Сколько стоит медицинский гелий, поставщики в интернете не афишируют. Но дело даже не в дороговизне гелия в сравнении с «бесплатным» азотом. Главная проблема в том, что для его применения нужны специальные установки, более дорогие и сложные, чем обычные аппараты ИВЛ, а также подготовленные для работы с ними врачи.

Ранее лечение гелиоксом применялось в специализированных клиниках. Возможности для быстрого внедрения нового вида лечения есть у НИИ им. Склифосовского в Москве, но когда эта практика дойдет до рядовых, а тем более региональных больниц – вопрос все той же организации лечебного дела.

В общем, волшебных лекарств от коронавируса пока нет, а история с ежегодными эпидемиями гриппа показывает, что, быть может, и не появится. Остается соблюдать меры предосторожности, а главное – чаще мыть руки.

Холдинг НИКС – это сеть из более чем 100 магазинов цифровой техники по всей России; это инжиниринговый центр по проектированию высокотехнологичных производств «Проектмашприбор», на 75% принадлежащий компании НИКС и на 25% – Госкорпорации «Ростех»; это нанотехнологическая лаборатория, в стенах которой разработаны и изготовлены сканирующие туннельные микроскопы, исследуется квантовый электронный транспорт в металлических наноструктурах, ведутся работы по квантовым вычислениям; это агропромышленный комплекс «Тюринский» площадью 19 800 га в Тульской области, который по производительности труда сопоставим с немецкими фермерскими хозяйствами.

Читайте также:

США: коронавирус по-черному

В США вновь начали делить граждан на черных и белых.

Виссарион Белинский и коронавирус

Кстати, о Пушкине…

Коронавирус страшнее холеры, войны и даже автомобиля

Скоро ли паранджа войдет в моду?