Experimental assessment of efficiency of new domestic local haemostatic means on the basis of chitosan

Abstract


One of the main reasons for the death of potentially wounded military personnel on the battlefield is ongoing bleeding. In recent years, with the advent of a new group of local hemostatic drugs, the results of prehospital care with external massive bleeding have improved significantly. At the same time, local haemostatic agents based on chitosan showed the greatest effectiveness. The results of the experimental evaluation of the effectiveness of new local haemostatic agents based on chitosan: «Gemohit» (powder, 20 g in the package) and «Hemohit-bandage» (a bandage in the z-fold, 8×150 cm) using the model of external massive arterial bleeding in sheep according to the variant of marginal femoral artery injury. Some of the tests were carried out after 3 years of storage of the preparations (3 samples) and under ambient conditions minus45°C (2 tests). It was found that with external massive arterial bleeding, the use of powder and bandage in the z-fold ensured survival of the animals in 100% of cases, primary and final hemostasis was achieved in 50 and 100% of cases, respectively. Storage for 3 years, as well as use of the drug at low ambient temperature does not reduce its effectiveness. The use of local haemostatic agents «Gemohit» and «Hemohit-bandage» is not accompanied by side effects (local hyperthermal reaction, distal or proximal embolism of blood vessels). Local haemostatic funds «Gemohit» and «Gemohit-bint» showed high efficiency in the experimental model of massive external arterial bleeding. Using the local hemostatic agent «Gemohit» in the form of a bandage is more promising in terms of convenience and effectiveness than the use of powder.

Full Text

Введение. Основной причиной гибели раненых на поле боя является продолжающееся наружное кровотечение, при этом около 90% раненых погиба- ют из-за несвоевременно и неадекватно оказанной помощи [9, 10]. В последние десятилетия одним из высокоэффективных и относительно безопасных способов остановки продолжающегося кровотече- ния является применение местных гемостатических средств (МГС) [3, 11]. Данные средства действуют достаточно быстро, и их можно использовать при ин- тенсивных кровотечениях из смежных анатомических областей (основания конечностей, шея) и туловища, где применение кровоостанавливающего жгута мало- эффективно. В настоящее время в качестве наиболее эффектив- ных и безопасных МГС рассматриваются средства на основе хитозана. В частности, на экспериментальной модели повреждения крупного артериального сосу- да показана эффективность МГС «Celox» (MedTrade Products Ltd., Великобритания), которая составляла 60-77% в зависимости от формы препарата (бинт или порошок) [4, 14]. Как результат, этот гемостатик нашел применение для оказания первой помощи раненым военнослужащим Североатлантического альянса в ходе продолжающейся войны в Афганистане [12]. Способностью быстро останавливать кровотечение обладает также еще один местный гемостатик на основе хитозана - «Гемофлекс» фирмы «Инмед» (Рос- сия). В частности, использование МГС «Гемофлекс» позволило остановить артериальное кровотечение у 4 из 5 крупных лабораторных животных [4]. Однако применение существующих местных гемостатиков не всегда эффективно, а целый ряд из них обладает нежелательными побочными эффектами, что делает разработку, испытание и внедрение в практику новых МГС актуальной задачей. Цель исследования. Оценить в эксперименте эффективность нового МГС на основе хитозана «Гемо- хит» на модели массивного наружного артериального кровотечения. Материалы и методы. В качестве объекта ис- следования выбрано новое МГС «Гемохит», разра- ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ ВОЕННО-МЕДИЦИНСКОЙ АКАДЕМИИ 3 (63) - 2018 159 Экспериментальные исследования ботанное обществом с ограниченной ответствен- ностью «Специальная и медицинская техника» (Санкт-Петербург). В основе МГС «Гемохит» лежит модифицированный специальным образом хитозан - биоинертное органическое вещество, содержащее большое число свободных аминогрупп, что позволяет связывать ионы водорода и приобретать избыточный положительный заряд. При контакте с кровью отрица- тельно заряженные эритроциты притягиваются к хито- зану, что приводит к образованию сгустка и остановке кровотечения. Для исследования были представлены две формы этого средства - «Гемохит» в виде гранул по 20 г в упаковке и «Гемохит-бинт» в форме z-укладки размером 8×150 см. Экспериментальные исследования проведены на 15 овцах романовской породы массой 28-32,5 кг при соблюдении требований нормативно-правовых до- кументов о порядке проведения экспериментальных работ с применением животных [1]. В ходе первого этапа эксперимента животные были разделены на две группы: у овец первой группы (n=6) для остановки кровотечения применяли гемохит-бинт, у овец вто- рой группы (n=4) гемохит в форме порошка. В ходе второго эксперимента на 3 овцах оценивали эффек- тивность гемохита после его трехлетнего хранения. В ходе третьего эксперимента на 2 овцах изучали эффективность гемохит-бинта при температуре воз- духа минус 45±5°С. Перед каждым из экспериментов животные нахо- дились на обычном пищевом режиме. В день операции перед транспортировкой из вивария в эксперимен- тальную операционную для индукции анестезии, а также в ходе наркоза внутримышечно вводили 5 мг/ кг тилетамина и золазепама (Zoletil®100). Животное фиксировали на операционном столе в положении на спине с разведенными в стороны конечностями, вы- полняли трахеостомию. Продольным разрезом дли- ной 5-7 см над грудиной выполняли доступ к кольцам трахеи, выкраивали П-образный лоскут, основанием обращенный вниз, и вводили интубационную трубку № 9. В течение всего эксперимента проводили искус- ственную вентиляцию легких аппаратом «MinorVet TH- 1A» (Китай) в режиме перемежающейся вентиляции с положительным давлением, частотой 12-15 вдохов в минуту с ингаляцией 100% кислорода. На вводном наркозе использовали 5 об. %, а для поддержания ане- стезии - 1-2 об. % изофлурана. В правую бедренную артерию (БА) устанавливали интродьюсер 5 Fr для ин- вазивного мониторинга артериального давления (АД). При испытании эффективности МГС в условиях низких температур предоперационная подготовка животного производилась в перевязочной, затем животное до- ставляли в холодильную камеру «КХ-350» с темпера- турой окружающей среды минус 45±5°С и проводили дальнейшее испытание препаратов. Испытываемое МГС перед использованием также охлаждалось до минусовой температуры окружающей среды. За основу моделирования наружного артериально- го кровотечения была взята методика, предложенная B. Kheirabadi et al. [11], которая была модифицирована В.А. Ревой и др. [5]. Характерной особенностью дан- ной модели являются относительная простота ее вы- полнения, повторяемость и практически абсолютная летальность в случае отсутствия применения мер по остановке кровотечения. Кроме того, данная модель ранее активно использовалась в подобных экспери- ментах как специалистам армии Соединенных Штатов Америки, так и отечественными исследователями, что позволило нам провести некоторые параллели по сравнению эффективности образца гемохита с ранее испытанными по аналогичной методике МГС. В левой паховой области выполняли разрез кожи и подкожной клетчатки длиной 10 см, выделяли БА на протяжении 5 см. На артерию с помощью спрея наносили 10% раствор лидокаина для устранения спазма. Измеряли диаметр БА, устанавливали дат- чик температуры в рану и после атравматичного проксимального и дистального пережатия артерии сосудистыми зажимами с помощью выкусывателя сосудистой стенки (диаметром 6 мм) выполняли ар- териотомию (рис. 1). После одновременного снятия всех зажимов вы- жидалось время свободного кровотечения - 45 с. Истекшая кровь собиралась при помощи хирурги- ческого электроотсоса и тампонов, которые впо- следствии взвешивались. Из раны удалялась ско- пившаяся кровь, и тотчас выполнялась аппликация МГС (порошок или бинт). Затем проводилась местная мануальная компрессия в течение 3 минут. По ис- течении заданного времени компрессии выполняли моделирование тугой давящей повязки посредством тампонирования раны стерильными марлевыми салфетками, а поверх раны (для сведения ее краев) накладывали бельевые цапки Бакгауза. При возоб- новлении кровотечения рану перетампонировали вторым пакетом МГС. Время наблюдения за животными после моделиро- вания кровотечения и использования МГС составляло 3 ч. По истечении этого времени производили марше- вую пробу (5 сгибаний и разгибаний в тазобедренном суставе) и оценивали гемостаз в течение 3 минут, за- тем производили снятие повязки и удаление МГС из раны. Маршевая проба выполнялась с целью оценки гемостаза при моделировании эвакуации раненого с недостаточной иммобилизацией конечности. В ходе экспериментов у животных оценивались следующие показатели: - первичный гемостаз - остановка кровотечения сразу после применения первого пакета МГС и на- ложения давящей повязки; - вторичный гемостаз - остановка кровотечения сразу после применения второго пакета МГС и на- ложения давящей повязки при неэффективности первого пакета МГС; - окончательный гемостаз - отсутствие кровоте- чения в течение 3 ч наблюдения; - отсутствие/возобновление кровотечения после маршевой пробы; 160 3 (63) - 2018 ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ ВОЕННО-МЕДИЦИНСКОЙ АКАДЕМИИ Экспериментальные исследования - общий объем кровопотери в ходе проведения эксперимента; - температура в ране при использовании МГС; - выживаемость. Результаты и их обсуждение. Установлено, что новое МГС на основе модифицированного хитозана «Гемохит» как в виде порошка, так и в виде бинта является высокоэффективным средством остановки наружного кровотечения из магистральных артерий конечностей. При использовании МГС «Гемохит» во всех 10 случаях массивного кровотечения был достигнут окончательный гемостаз, и животные всех экспе- риментальных групп выжили. Первичная остановка кровотечения была достигнута в 50% случаев как при применении бинта, так и при использовании порошка, в остальных случаях потребовалось использование второй упаковки гемохита (табл.1). Проведение маршевой пробы показало, что при использовании гемохита в виде порошка рецидива кровотечения не возникало, в то время как при ис- пользовании бинта рецидив возник в 3 наблюдениях (50%), но возникшее кровотечение не было интен- сивным и не приводило к летальному исходу. Все случаи возникновения рецидивного кровотечения происходили у животных с неэффективным первич- ным гемостазом. В ходе исследования во всех случаях достигался гемостаз без формирования внутритканевой гемато- мы, что является безусловно положительным резуль- татом. Данный факт говорит о достаточно быстром формировании плотного тромба, который предот- вращает кровопотерю после применения гемохита. При использовании гемохита в форме порошка возникали некоторые трудности, связанные с воз- можностью вымывания части средства при интенсив- ном артериальном кровотечении. В случае глубокого раневого канала применение порошка может быть затруднено и малоэффективно, так как условием эффективного применения хитозана является его плотный контакт с источником кровотечения. При глубоких ранениях более эффективным будет при- менение бинта за счёт возможности подвести его не- посредственно к источнику кровотечения. Еще одним относительно отрицательным свойством МГС в виде порошка является то, что его необходимо удалять на дальнейших этапах медицинской эвакуации, так как при оставлении части порошка в ране затрудняется репарация и возрастает риск развития местных ин- фекционных осложнений [2]. Измерение температуры в ране непосредственно в момент применения МГС «Гемохит» показало полное отсутствие какой-либо экзотермической реакции (рис. 2). Температура в ране сохранялась постоянной и составила 34,4±0,2°С (до применения МГС темпера- тура в ране была 34±0,3°С). Остановка кровотечения в случае применения гемохита как в форме порошка, так и в форме бинта была обусловлена формированием плотного тромба из адсорбированных на матрице препарата (моди- фицированном хитозане) форменных элементов крови (рис. 3). При визуальном осмотре сосудов после удаления гемохита обнаруживался плотный сверток в области дефекта сосудистой стенки. При этом визуальный осмотр ни разу не выявил тромбо- за артерии проксимальнее и/или дистальнее зоны дефекта. Высокую гемостатическую эффективность ге- мохит демонстрировал и после его длительного (в течение 3 лет) хранения в стандартных условиях медицинского склада, а также при его применении в условиях экстремально низких температур окру- жающей среды (температура воздуха минус 45±5°С). При проведении маршевой пробы ни в одном из случаев не наблюдалось рецидива кровотечений. Все животные после применения гемохита, храня- щегося в течение 3 лет, как и при использовании данного средства в условиях экстремально низких температур, выжили, несмотря на большой объем кровопотери из поврежденного магистрального сосуда (табл.2). Таблица 1 Эффективность МГС «Гемохит» на модели артериального кровотечения из магистрального сосуда Форма МГС Гемостаз Маршевая проба Исход Форма МГС первичный вторичный Маршевая проба Исход Бинт Да - Рецидива не было Выжил Бинт Нет Да Рецидив Выжил Бинт Да - Рецидива не было Выжил Бинт Нет Да Рецидив Выжил Бинт Да - Рецидива не было Выжил Бинт Нет Да Рецидив Выжил Порошок Да - Рецидива не было Выжил Порошок Нет Да Рецидива не было Выжил Порошок Да - Рецидива не было Выжил Порошок Нет Да Рецидива не было Выжил Примечание: в случае отсутствия первичного гемостаза производилось применение второго пакета аналогичного МГС. ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ ВОЕННО-МЕДИЦИНСКОЙ АКАДЕМИИ 3 (63) - 2018 161 Экспериментальные исследования Рис. 1. Краевое повреждение бедренной артерии Таким образом, подтверждены ранее опублико- ванные данные отечественных и зарубежных авторов о высокой эффективности МГС на основе хитозана [8, 9, 11, 13]. Однако, в отличие от опубликованных данных, применение гемохита позволило остано- вить кровотечение из магистрального сосуда в 100% случаев, тогда как у МГС «Celox» (Великобритания) эффективность была на уровне 60-77% [5], а у гемоф- лекса - 70-80% [5]. Таким образом, эффективность гемохита сопо- ставима с эффективностью аналогичных МГС на основе хитозана и даже несколько превышает ее. Кроме того, гемохит эффективно останавливает кровотечение и после трехлетнего хранения пре- парата в условиях медицинского склада, а также при экстремально низких температурах окружающей среды, что особенно актуально при ведении бое- вых действий в средних широтах в зимний период и при осуществлении учебно-боевой деятельности в Арктике. Полученные в ходе настоящего исследования дан- ные свидетельствуют о перспективности применения МГС «Гемохит» для остановки массивных наружных кровотечений, а также позволяют рекомендовать дальнейшее его изучение на других эксперимен- тальных моделях (доклинические исследования) и в условиях клиники. Рис. 2. Температура в ране после применения гемохита в форме порошка. Отсутствие экзотермической реакции Рис. 3. Формирование плотного тромба из связанной с гемохитом крови на дне раны. Отсутствие кровотечения из раны после снятия давящей повязки Выводы 1. Местное гемостатическое средство на основе модифицированного хитозана «Гемохит» является высокоэффективным при остановке наружного арте- риального кровотечения из магистрального сосуда: первичный гемостаз наблюдался в 50% случаев, окон- чательный гемостаз - в 100% случаев, все животные с массивным кровотечением выжили. Показатели эффективности МГС «Гемохит» после трехлетнего хранения и при использовании в условиях экстремально низких температур Таблица 2 Объём кровопотери до МГС, мл Объём кровопотери после МГС, мл Общий объем кровопотери, мл Применение второго пакета МГС (Да/Нет) Маршевая проба Гемохит после трехлетнего хранения 665 0 665 Нет Рецидива не было 493 240 733 Да Рецидива не было 270 0 270 Нет Рецидива не было Гемохит-бинт при температуре воздуха минус 45±5°С 950 100 1050 Да Рецидива не было 1200 200 1400 Да Рецидива не было 162 3 (63) - 2018 ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ ВОЕННО-МЕДИЦИНСКОЙ АКАДЕМИИ Экспериментальные исследования 2. Применение МГС «Гемохит» в форме бинта представляется более перспективным по удобству и эффективности, чем использование порошка. 3. При экспериментальной оценке эффективности МГС «Гемохит» не было выявлено экзотермической реакции и других побочных эффектов, что свидетель- ствует о безопасности данного местного гемостати- ческого средства. 4. МГС «Гемохит» сохраняет свою эффективность при остановке кровотечений после трехлетнего хра- нения препарата в условиях медицинского склада, а также при экстремально низких температурах окру- жающей среды.

References

  1. Директива 2010/63/EU Европейского парламента и совета европейского союза по охране животных, используемых в научных целях. - СПб.: Rus-LASA «НП объединение специ- алистов по работе с лабораторными животными», рабочая группа по переводам и изданию тематической литературы, 2012. - 48 с.
  2. Крупин, А.В. Оценка развития спаечного процесса в сво- бодной брюшной полости при введении лабораторных образцов кровоостанавливающей гелиевой композиции на основе хитозана / А.В. Крупин [и др.] // Сб. тез. науч.-практ. конф. с международным участием «Скорая медицинская помощь - 2018». - 2018. - С. 83.
  3. Самохвалов, И.М. Местные гемостатические средства: новая эра в оказании догоспитальной помощи / И.М. Самохвалов [и др.] // Политравма. - 2013. - № 1. - С. 80-86.
  4. Самохвалов, И.М. Применение местного гемостатического средства «Celox» в экспериментальной модели массивного смешанного наружного кровотечения / И.М. Самохвалов [и др.] // Вестн. Росс. воен.-мед. акад. - 2013. - № 4 (44). - С. 187-191.
  5. Самохвалов, И.М. Сравнительная оценка эффективности и безопасности местных гемостатических средств в экс- перименте / И.М. Самохвалов [и др.] // Воен.-мед. жур. - 2017. - № 2. - С. 18-24.
  6. Самохвалов, И.М. Усовершенствование экспериментальной модели для изучения эффективности местных гемоста- тических средств / И.М. Самохвалов [и др.] // Воен.-мед. жур. - 2015. - Т. 336, № 3. - С. 19-25.
  7. Чепур, С.В. О выборе модели наружного кровотечения для доклинической оценки эффективности местных гемоста- тических средств (обзор литературы) / С.В. Чепур [и др.] // Воен.-мед. журн. - 2016. - Т. 337, № 7. - С. 25-33.
  8. Arnaud, F. Comparison of 10 hemostatic dressings in a groin transaction model in swine / F. Arnaud [et al.] // J. trauma. - 2009. - Vol. 67, № 4. - P. 848-855.
  9. Bellamy, R.F. The causes of death in conventional land warfare: implications for combat casualty care research / R.F. Bellamy // Mil. med. - 1984. - Vol. 149, № 2. - P. 55-62.
  10. Champion, H.R. A profile of combat injury / H.R. Champion [et al.] // J. trauma. - 2003. - Vol. 54, Suppl. 5. - S. 13-19.
  11. Gordy, S.D. Military applications of novel hemostatic devices / S.D. Gordy, P. Rhee, M.A. Schreiber // Expert. rev. med. devices. - 2011. - Vol. 8, № 1. - P. 41-47.
  12. Kheirabadi, B.S. Safety evaluation of new hemostatic dressing in a model of extremity arterial hemorrhage in swine // J. trauma injury, infection and critical care. - 2009. - Vol. 67, № 3. - P. 450-459.
  13. Pozza M. Celox (chitosan) for haemostasis in massive traumatic bleeding: experience in Afghanistan / M. Pozza, R.W. Millner // Eur. j. emerg. med. - 2011. - Vol. 18, № 1. - P. 31-33.
  14. Sohn, V.Y. Efficacy of three topical hemostatic agents applied by medics in a lethal groin injury model / V.Y. Sohn [et al.] // J. surg. res. - 2009. - Vol. 154, № 2. - P. 258-261.

Statistics

Views

Abstract - 74

PDF (Russian) - 80

Cited-By


Article Metrics

Metrics Loading ...

PlumX

Dimensions


Copyright (c) 2018 Denisov A.V., Nosov A.M., Telitskiy S.Y., Demchenko K.N., Yudin A.B., Shperling I.A., Milyayev A.V., Grebenyuk A.N.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies