Experimental assessment of efficiency of new domestic local haemostatic means on the basis of chitosan
- Authors: Denisov AV1, Nosov AM1, Telitskiy SY.1, Demchenko KN1, Yudin AB1, Shperling IA1, Milyayev AV1, Grebenyuk AN1
-
Affiliations:
- Issue: Vol 20, No 3 (2018)
- Pages: 159-163
- Section: Articles
- URL: https://journals.eco-vector.com/1682-7392/article/view/12325
- DOI: https://doi.org/10.17816/brmma12325
- ID: 12325
Cite item
Full Text
Abstract
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.About the authors
A V Denisov
Email: vmeda-nio@mil.ru
A M Nosov
Email: vmeda-nio@mil.ru
S Yu Telitskiy
Email: vmeda-nio@mil.ru
K N Demchenko
Email: vmeda-nio@mil.ru
A B Yudin
I A Shperling
A V Milyayev
A N Grebenyuk
Email: vmeda-nio@mil.ru
References
- 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.
- 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.
- Самохвалов, И.М. Местные гемостатические средства: новая эра в оказании догоспитальной помощи / И.М. Самохвалов [и др.] // Политравма. - 2013. - № 1. - С. 80-86.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Champion, H.R. A profile of combat injury / H.R. Champion [et al.] // J. trauma. - 2003. - Vol. 54, Suppl. 5. - S. 13-19.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.