Scientometric analysis of articles of respiratory gas mixtures and their application in emergency medicine

Толық мәтін

Введение

При освоении воздушного пространства и глубин морей для повышения работоспособности экипажей самолетов и подводных лодок возникла необходимость изучения влияния газовых дыхательных смесей (ГДС) с различным содержанием кислорода на организм человека. Основополагающие научные работы для этих целей были выполнены в 1930– 1950-х годах [41].

Оказалось также, что использование ГДС, например, при сочетании кислорода и инертных газов способствует улучшению проведения наркоза и лечения некоторых заболеваний [30, 35, 45, 48, 54], оптимизации функционального состояния организма специалистов, деятельность которых проходит в особых и экстремальных условиях деятельности [9, 43, 44], например, раненых с большой кровопотерей [33]. Номенклатура газов для применения в медицинских целях и обоснование предложений по регулированию их обращения представлены в статье [28].

Цель – выявить основные направления научных исследований в отечественных статьях по применению ГДС в экстремальной медицине.

Материал и методы

Изучили отечественные научные публикации, представленные в Российском индексе научного цитирования, который формируют сотрудники Научной электронной библиотеки [https://elibrary.ru/].

Поисковый режим составил:

• ключевые слова: газовые дыхательные смеси, ксенон, аргон, гелий, кислородные смеси;
• область поиска: в заглавии, ключевых словах и рефератах статей в журналах, материалах научных конференций, конгрессов, патентах на изобретения и полезных моделей;
• период публикаций: 2006–2023 гг.

Создали несколько поисковых подборок, результаты которых просмотрели рутинным способом, а затем объединили, в результате чего был создан обобщенный массив, содержащий 795 публикаций по ГДС, в том числе, 513 статей в научных рецензируемых журналах, содержание которых стало предметом наших исследований.

В Российском индексе научного цитирования в автоматизированном режиме провели их наукометрический анализ, который включал востребованность публикаций по числу цитирований, ведущие журналы и организации и некоторые другие показатели. Обобщенные показатели востребованности найденных статей сравнили с цитированием на 29.08.2024 г. 894 отечественных статей по боевому стрессу с 2005 по 2021 г. [14].

Для полученного массива статей использовали программу визуализации VOSviewer, разработанную сотрудниками Centre for Science and Technology Studies of Leiden University (Нидерланды) [56]. С ее помощью можно оперативно распознавать закономерности содержания в больших массивах библиографических данных, например, объединять ключевые слова в кластеры и, тем самым, выявлять направления научных исследований или отношения соавторства (научные школы) [57]. Для изучения направлений научных исследований программу VOSviewer начинают использовать отечественные ученые, например, для анализа отечественных статей по боевому стрессу [14], зарубежных публикаций по подводной медицине [13] и др.

При помощи программы VOSviewer 1.6.20 выявили статьи, имеющие сходство совместных проявлений (ключевое слово, соавтор и др.), и определили общую силу их связей (Total Link Strength), которую использовали как основополагающий показатель для рейтинга объектов. При визуализации объектов диаметр маркера изучаемого термина (ключевого слова или автора, организации) на иллюстрациях в программе VOSviewer определялся количеством статей, а толщина линий между маркерами – силой связей или числом встречаемости их вместе в публикациях. Наведение курсора на эти графические изображения показывало во всплывающем окне цифровые взаимоотношения ключевых слов (соавторств).

С помощью сотрудников Научной электронной библиотеки статьи выгрузили в формате .csv (comma-separated values). При загрузке 513 статей в программу VOSviewer выявили 1212 ключевых слов. Программа проводит оптимальный анализ ключевых слов, если их не больше 1000. Сокращение терминов достигали увеличением их повторений в статьях, т.е. частоты встречаемости. Например, при 3 повторениях выявляли 120 ключевых слов, которые объединялись в 11 кластеров, при 4 повторениях – 69 слов и 7 кластеров, при 5 повторениях – 60 слов и 6 кластеров.

Для кластерного анализа направлений научных исследований решили использовать 4 повторения ключевых слов. Кроме того, из общего массива публикаций выделены авторы, которые лично или в соавторстве издали 8 статей и более по вопросам ГДС с 2006 по 2023 г.

В тексте представлены средние арифметические показатели и их ошибки. Развитие публикаций оценивали с помощью анализа динамических рядов и расчета полиномиального тренда 2-го порядка [47]. Коэффициент детерминации (R2) показывал связь построенного тренда с данными, чем больше был R2 (максимальный 1,0), тем больше приближался он к реально наблюдавшимся данным.

Результаты и их анализ

Динамика публикаций статей по применению ГДС изображена на рис. 1. Среднегодовое количество статей было (29 ± 3). Полиномиальный тренд при значимом коэффициенте детерминации (R2 = 0,57) демонстрировал увеличение данных. При всей вариабельности данных, если в 2006 г. было издано 15 статей, то в 2023 г. их стало 38, увеличение – в 2,5 раза.

 

Рис. 1. Динамика публикаций отечественных статей по использованию ГДС.

 

На рис. 2 представлены 14 журналов, в которых авторы опубликовали наибольшее количество статей (8 и более) по ГДС. Отмечается невысокий вклад журналов в структуру публикаций. Журналов, которые образовали бы ядро публикаций по изучаемой проблеме, нет, что может затруднять поиск статей по журналам. Например, в журнале «Авиакосмическая и экологическая медицина» больше всего издано статей по проблемам использования ГДС с долей 4,3 %. Перечисленные журналы (см. рис. 2) издали 148 статей или 28,8 % от общего массива.

 

Рис. 2. Журналы, в которых авторы опубликовали наибольшее количество статей по проблемам использования ГДС.

 

На рис. 3 представлены 10 организаций, авторы из которых опубликовали наибольшее количество статей (14 и более) по ГДС. Их вклад в структуру составил 253 статьи или 49,3 % от массива. Наибольшее число статей издали авторы из Государственного научного центра России – Института медико-биологических проблем (см. рис. 3).

 

Рис. 3. Организации, авторы из которых опубликовали наибольшее количество статей по проблемам использования ГДС.

 

Обобщенные наукометрические показатели статей по ГДС и боевому стрессу представлены в табл. 1. В массивах статей отмечается большое число соавторов, например, среднее число статей, приходящееся на 1 соавтора, составило 0,24 и 0,39. В массиве статей по ГДС бóльшая доля были напечатаны в журналах, которые входят в международные базы данных Web of Science или Scopus, в коллекции лучших российских журналов в Российском индексе научного цитирования (РИНЦ) и на платформе Russian Science Citation Index (RSCI). Однако такие наукометрические показатели, как среднее число цитирований в расчете на 1 статью, среднее число цитирований в расчете на 1 соавтора, оказались более выраженными в массиве статей по боевому стрессу. Следует также заметить, что в массиве статей по ГДС был высокий уровень самоцитирования (30,2 %) (см. табл. 1).

 

Таблица 1

Обобщенные наукометрические показатели статей

Показатель	ГДС, на 02.09.2024 г.	Боевой стресс [14], на 29.08.2024 г.
Число статей в журналах	513	894
Число статей в журналах, входящих в Web of Science или Scopus, n (%)	145 (28,3)	217 (24,3)
Число статей в журналах, входящих в ядро РИНЦ, n (%)	256 (49,9)	311 (34,8)
Число статей в журналах, входящих в RSCI, n (%)	223 (43,5)	252 (28,2)
Средневзвешенный импакт-фактор журналов, в которых были опубликованы статьи	0,469	0,425
Число соавторов	2113	2295
Среднее число публикаций в расчете на 1 соавтора	0,24	0,39
Суммарное число цитирований публикаций	1690	4143
Среднее число цитирований в расчете на 1 статью	3,29	4,63
Среднее число цитирований в расчете на 1 соавтора	0,80	1,81
Число статей, процитированных хотя бы 1 раз, n (%)	357 (69,6)	652 (72,9)
Число самоцитирований (из статей этой же подборки), n (%)	511 (30,2)	390 (9,4)
Индекс Хирша	17	23

 

Как уже было указано ранее, при четырех повторах и более ключевых слов образовалось 7 кластеров. Частотный анализ ведущих ключевых слов в массиве статей по ГДС с использованием программы VOSviewer представлен в табл. 2, их взаимосвязи – на рис. 4.

 

Таблица 2

Кластеры ведущих ключевых слов в статьях по ГДС по программе VOSviewer

Ключевое слово		Количество публикаций, n (%)	Общая сила связи, %
1-й кластер «Ксеноновая анестезия»
Ксенон		132 (17,91)	13,39
Анестезия		23 (3,12)	2,89
Дети		11 (1,49)	2,10
Ксеноновая анестезия		24 (3,26)	1,30
Стоматология		5 (0,68)	1,30
ЭЭГ		12 (1,63)	1,30
Безопасность		6 (0,81)	1,23
Севофлуран		6 (0,81)	1,09
Ингаляционные анестетики		6 (0,81)	0,87
Обезболивание		7 (0,95)	0,87
Ингаляционная анестезия		10 (1,36)	0,8
Адсорбция		4 (0,54)	0,65
Общая анестезия		4 (0,54)	0,51
Седация		4 (0,54)	0,43
Офтальмохирургия		4 (0,54)	0,29
	Сумма кластера	258 (35,01)	29,02
2-й кластер «Гипоксические тренировки»
Гипоксия		41 (5,57)	3,99
Вариабельность сердечного ритма		14 (1,90)	2,18
Адаптация		14 (1,90)	1,88
Гипероксия		9 (1,22)	1,43
Работоспособность		8 (1,09)	1,36
Восстановление		8 (1,09)	1,20
Спортсмены		8 (1,09)	1,20
Физическая работоспособность		10 (1,36)	1,20
Функциональное состояние		12 (1,63)	1,20
Дыхательная система		5 (0,68)	1,05
Сердечно-сосудистая система		5 (0,68)	0,98
Водолаз		8 (1,09)	0,75
Гипоксическая тренировка		11 (1,49)	0,75
Внешнее дыхание		5 (0,68)	0,60
Артериальное давление		4 (0,54)	0,53
Декомпрессионная болезнь		5 (0,68)	0,53
Спортивная медицина		4 (0,54)	0,53
	Сумма кластера	171 (23,20)	22,52
3-й кластер «Газовый состав в замкнутом пространстве»
Кислород		19 (2,58)	4,78
Аргон		18 (2,44)	3,98
Криптон		10 (1,36)	2,75
Крысы		7 (0,95)	2,53
Потребление кислорода		6 (0,81)	2,46
Азот		6 (0,81)	2,39
Замкнутое пространство		4 (0,54)	1,88
Гипербария		6 (0,81)	1,23
	Сумма кластера	76 (10,31)	22,00
4-й кластер «Кислородно-гелиевая смесь»
Кислородно-гелиевая смесь		26 (3,53)	3,33
Гелий		27 (3,66)	3,26
Инертные газы		16 (2,17)	2,10
Гелиокс		11 (1,49)	1,59
Пневмония		6 (0,81)	1,09
Хроническая обструктивная болезнь легких		5 (0,68)	1,01
Морская медицина		11 (1,49)	0,94
Бронхиальная астма		6 (0,81)	0,87
Термическая кислородно-гелиевая смесь		10 (1,36)	0,87
Дыхательная недостаточность		4 (0,54)	0,72
Коронавирусная инфекция (COVID-19)		10 (1,36)	0,65
Сумма кластера		132 (17,91)	16,43
5-й кластер «Влияние газовых смесей на нейропротекцию»
Нейропротекция		15 (2,04)	2,03
Гиперкапния		5 (0,68)	0,72
Мозговой кровоток		4 (0,54)	0,65
Инсульт		4 (0,54)	0,58
Внутричерепное давление		4 (0,54)	0,43
	Сумма кластера	32 (4,34)	4,41
6-й кластер «Кислородно-ксеноновая терапия при стрессе»
Стресс		9 (1,22)	1,09
Реабилитация		8 (1,09)	0,72
Кислородно-ксеноновая терапия		5 (0,68)	0,58
Механизм действия		4 (0,54)	0,51
Озонотерапия		6 (0,81)	0,29
Малоновый диальдегид		4 (0,54)	0,22
Озон		4 (0,54)	0,22
	Сумма кластера	40 (5,43)	3,62
7-й кластер «Низкопоточная анестезия»
Низкопоточная анестезия		6 (0,81)	0,94
Гемодинамика		5 (0,68)	0,80
Анестезия у детей		6 (0,81)	0,72
Артериальная гипертензия		6 (0,81)	0,58
Закись азота		5 (0,68)	0,58
	Сумма кластера	28 (3,80)	3,62
Итог		737 (100,0)	100,0

 

Рис. 4. Взаимосвязь ведущих ключевых слов в общем массиве статей (1-й кластер – зеленый цвет, 2-й – красный, 3-й – желтый, 4-й – синий, 5-й – оранжевый, 6-й – фиолетовый, 7-й – бирюзовый цвет).

 

1-й кластер получил название «Ксеноновая анестезия». Ключевые слова кластера присутствовали не менее чем в 258 (35 %) статьях общего массива с высокой общей силой связи (29 %). Слово ксенон было в 123 (17,9 %) статьях, ксеноновая анестезия – в 24 (3,3 %), анестезия – в 23 (3,1 %) статьях (см. табл. 2).

Ключевые слова ксенон и анестезия присутствовали вместе в 19 статьях, ксенон и ингаляционные анестетики – в 6, ксенон и дети – в 8, ксенон и стоматология – в 5, ксенон и севофлуран – в 6 статьях. Взаимосвязь ведущих ключевых слов в 1-м кластере статей показана на рис. 5.

 

Рис. 5. Взаимосвязь ведущих ключевых слов в 1-м кластере статей.

 

Ксенон получают как побочный продукт производства жидкого кислорода на металлургических предприятиях. Образовавшийся жидкий кислород содержит небольшое количество примесей криптона и ксенона. Дальнейшая его ректификация создает 0,1–0,2 % криптоно-ксеноновую смесь, которая отделяется адсорбированием на силикагель или дистилляцией. Ксенон используется в медицине [34, 45, 54], микроэлектронике, и значительный его объем идет для производства реактивного топлива. В 2021 г. рынок ксенона составил 15 млн/(л ∙ год) и оценивался в 200 млн долларов США, но потребности превышали предложение, что увеличивало его цену. Чтобы покрыть потребности в ксеноне в промышленности и уменьшить его себестоимость, разрабатываются новые и модернизируются уже известные способы получения ксенона [15].

В качестве средства для ингаляционного наркоза ксенон был зарегистрирован в России в 1999 г. [Список лекарственных средств, разрешенных к медицинскому лекарственному применению: приказ Минздрава России № 363 от 08.10.1999 г.]. В механизме действия анестетиков ведущая роль отдается процессу адсорбции. Ксенон легко проникает через гематоэнцефалический барьер, быстро индуцирует наркоз, биохимически инертен, не обладает острой и хронической токсичностью, тератогенностью и эмбриотоксичностью, что способствовало введению данного газа в ряд «идеальных анестетиков» [10].

Ксеноновая анестезия часто используется в детской медицине, где безопасность детей является приоритетом [38]. Безопасность применения ксенона превосходит другие ингаляционные анестетики, такие как севофлуран, который часто используется для ингаляционной анестезии [4].

Ксеноновая анестезия применяется для обеспечения седации процедур. Например, при использовании ксенона в стоматологии пациент чувствовал успокоение, у него исчезал панический страх, и уменьшалась боль. Пациент оставался в сознании, мог совершать некоторые действия, но чувствительность к событиям была снижена [46]. Анестезию и седацию ксеноном используют офтальмохирурги для выполнения деликатных и безопасных глазных операций [40].

Терапевтический эффект влияния ксеноновой анестезии был отслежен с помощью электроэнцефалографии и других методов регистрации [5, 20, 26].

Кислород-ксеновые дыхательные смеси в терапевтических концентрациях обладают способностью быстро и эффективно купировать стресс; имеют выраженные анальгетические, ноотропные, антидепресантные свойства.

2-й кластер назван «Гипоксические тренировки». Во 2-м кластере оказались 173 (23,2 %) статьи с общей силой связи 22,5 % от всего массива. Ведущими ключевыми словами этого кластера были гипоксия – в 41 (5,6 %) статье, вариабельность сердечного ритма и адаптация – по 14 (1,9 %) статьях (см. табл. 2). Совместно ключевые слова гипоксия и адаптация оказались в 4 статьях, гипоксия и вариабельность сердечного ритма – в 3, гипоксия и физическая работоспособность – в 4, гипоксия и спортсмены – в 4 статьях. Взаимосвязь ведущих ключевых слов во 2-м кластере статей показана на рис. 6.

 

Рис. 6. Взаимосвязь ключевых слов во 2-м кластере статей.

 

Гипоксия – недостаток кислорода, играет важную роль при тренировках спортсменов, особенно при подъеме на высоту. Кроме того, гипоксические состояния могут возникать у водолазов при погружениях на глубину. В спортивной и водолазной медицине активно изучают как гипоксия влияет на вариабельность сердечного ритма, который служит важным индикатором сердечно-сосудистой и дыхательной систем [22, 29].

У спортсменов и водолазов часто возникает необходимость адаптации к различным условиям окружающей среды, включая как гипоксические, так и гипероксические условия, что прямо влияет на их физическую работоспособность и эффективность восстановления. Гипоксическая тренировка, направленная на создание условий недостатка кислорода, тренирует организм справляться с недостатком кислорода и увеличивает его способность к более эффективному внешнему дыханию [23, 39].

Гипероксия, состоящая в повышенном уровне кислорода, также может быть полезна, улучшая процессы восстановления и увеличивая работоспособность, но требует осторожности, чтобы не сформировать в организме чрезмерных окислительных процессов [7].

Взаимосвязь между гипоксией и гипероксией, адаптацией организма, работоспособностью и восстановлением – важный аспект в исследованиях спортивной и водолазной медицины. Например, даже небольшие изменения в концентрации кислорода могут значительно влиять на физическую работоспособность, поэтому при освидетельствовании и отборе водолазов, работающих с гипероксическими смесями, рекомендуется использование пробы с возрастающей дозированной физической нагрузкой [16].

Курсы нормобарической интервальной гипоксической тренировки с успехом используются также при лечении заболеваний органов дыхания, например при хронической обструктивной болезни легких, хроническом бронхите и COVID-19 [11, 29].

В доступных статьях не выявлены исследования по применению ГДС для оптимизации функционального состояния организма пожарных. Учитывая специфику деятельности можно предположить, что при хронических стрессорных факторах низкой интенсивности у них могут развиваться напряжение функциональных резервов организма, физическое утомление и, возможно, даже легкая степень отравления угарным газом (оксид углерода, CO). Считается, что систематическое вдыхание небольших доз угарного газа может в достаточно короткие сроки (несколько недель) привести к ухудшению состояния специалиста. Предполагаем, что в этом случае показано дыхание кислородом под повышенным давлением после смен работы так как гипербарическая оксигенация является методом выбора при лечении отравленных угарным газом, но объективные данные должны быть получены при проведении специальных исследований.

3-й кластер получил название «Газовый состав в замкнутом пространстве». Ключевые слова кластера содержались в 76 (10,3 %) статьях изученного массива с общей силой связи в 22 %. Термин кислород был в 19 (2,6 %) статьях, аргон – в 18 (2,4 %), криптон – в 10 (1,4 %) (см. табл. 2). Ключевые слова кислород и крысы присутствовали вместе в 4 статьях, кислород, аргон и криптон – в 7 статьях. Взаимосвязь ведущих ключевых слов в 3-м кластере показана на рис. 7.

 

Рис. 7. Взаимосвязь ключевых слов в 3-м кластере статей.

 

Проблемы обеспечения жизни человека в гермообъектах наземного базирования, обитаемых космических комплексах, подводных аппаратах и глубоководных водолазных комплексах остается предметом тщательных научных исследований. Изучение выживаемости в ограниченных пространствах при критической концентрации кислорода имеет не только практическое, но и фундаментальное значение для медицины. Для этих целей проводятся эксперименты над животными по потреблению кислорода с инертными газами. При замене азота в воздухе замкнутой камеры на аргон замедляется динамика потребления кислорода. Например, при гипербарии до 10 атмосфер в барокамере при дыхании кислородно-аргоновой смесью потребление кислорода уменьшалось в 2,3 раза, чем при дыхании воздухом. Выявлено, что аргон при повышении давления газов усиливает свое анабиотическое действие [1]. В экспериментах с дыханием ГДС с аргоном, ксеноном и гелием установлено, что эти газы увеличивают время выживаемости в замкнутом пространстве, притом что наибольший эффект был при дыхании ГДС с криптоном [2].

При длительном пребывании водолазов под повышенным давлением на глубинах более 40 м (глубоководные насыщенные погружения) обычно используют кислородногелиевые или кислородно-азотно-гелиевые смеси, при этом установлена важность поддержания обоснованной величины парциального давления азота во всем диапазоне глубин, в том числе, для исключения возникновения у них декомпрессионной болезни, потенцированной противодиффузионным пересыщением организма индифферентными газами [37].

Изучение взаимосвязей между кислородом, аргоном, криптоном и азотом в замкнутом пространстве позволяет определять механизмы, обеспечивающие жизнь и здоровье в экстренных условиях, подчеркивая необходимость комплексного подхода к пониманию этих процессов.

Еще одной точкой приложения искусственных ГДС является баротерапия [24]. Это совокупность методов профилактики, лечения и реабилитации различных заболеваний локальным или общим однократным или периодическим воздействием на организм изменяемого общего барометрического давления и/или парциального давления биологически активных и индифферентных газов.

Наиболее известным и часто используемым методом является оксигенобаротерапия (гипербарическая оксигенация) – метод, включающий в себя дыхание сжатым кислородом под повышенным давлением в барокамере. При этом повышается парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе, артериальной крови, капиллярах и тканях организма. Практически сразу же основным переносчиком кислорода становится плазма крови, так как гемоглобин эритроцитов в этих условиях превращается в оксигемоглобин.

При этом методы баротерапии применяют не только для лечения пострадавших, но и для сохранения, повышения и восстановления профессиональной работоспособности. Под профессиональной работоспособностью понимают способность человека выполнять работу в заданных параметрах и восстанавливаться в период регламентируемого отдыха. У специалистов, подвергающихся субэкстремальным и экстремальным воздействиям (подводники, водолазы, летчики, пожарные, спортсмены, спасатели), в процессе рабочего цикла могут развиваться чрезмерное напряжение (перенапряжение) функциональных резервов организма и, прежде всего, переутомление. Как правило, самостоятельного восстановления функционального состояния организма не происходит. Доказанным является использование в таких ситуациях гипербарической оксигенации в различных режимах, а в последние годы большой интерес исследователей вызывает применение кислородно-гелиевых дыхательных смесей (см. 4-й кластер).

4-й кластер назван «Кислородно-гелиевая смесь». Ключевые слова кластера содержались в 132 (17,9 %) статьях с общей силой связи 16,4 %. Наиболее значимыми были термины кислородно-гелиевая смесь – встречался в 26 (3,5 %) статьях, гелий – в 27 (3,7 %), инертные газы – в 16 (2,2 %) (см. табл. 2). Взаимосвязь ведущих ключевых слов в 4-м кластере статей показана на рис. 8.

 

Рис. 8. Взаимосвязь ключевых слов в 4-м кластере статей.

 

Суммарные запасы гелия на 01.01.2009 г. в углеводородных газах мира были 66,78 млрд/м3, в том числе, со значительным гелиосодержанием (с уровнем 0,15 %) в 4 регионах (Восточно-Европейский, Сибирский, Северо-Американский и Африканский) [53]. По мере открытия новых месторождений газа его количество увеличивается, а новые технологические приемы извлечения из них гелия уменьшают его стоимость. Схема гелионосности нефтегазоностных бассейнов России представлена на рис. 9.

 

Рис. 9. Схема гелионосности нефтегазоностных бассейнов России [53].

 

Кислородно-гелиевая смесь, также известная как гелиокс, представляет собой комбинацию кислорода и гелия, где гелий, как инертный газ, играет ключевую роль в улучшении процессов дыхания. Эта смесь находит свое применение в медицине, особенно при лечении различных респираторных заболеваний, таких как пневмония, хроническая обструктивная болезнь легких, бронхиальная астма и др. [25].

В последнее время применение кислородно-гелиевой смеси также стало актуальным в контексте лечения COVID-19, когда у пациентов возникают серьезные осложнения со стороны дыхательной системы [19, 52]. Благодаря своей низкой плотности гелий снижает сопротивление дыхательных путей, что позволяет улучшить вентиляцию легких и облегчить дыхание. Это особенно важно для пациентов с пневмонией или обострением хронической обструктивной болезни легких, где эффективность газообмена ограничена.

Использование термической кислородно- гелиевой смеси позволяет оптимизировать функциональное состояние организма специалистов экстремальных профессий. В условиях повышенного давления газовой и водной сред дыхание гелиоксом у подводников и дайверов снижает риск развития декомпрессионной болезни [17, 55]. Получены хорошие результаты при оказании помощи переохлажденным людям (за счет низкой плотности при дыхании подогретый гелий согревает организм изнутри, что более физиологично по сравнению с помещением переохлажденного человека в теплую комнату или в ванну, где, прежде всего, обогреваются поверхностные ткани).

Нельзя не упомянуть и негативное применение гелия при совершении суицидальных действий или токсикомании. Например, в государствах, где разрешена эвтаназия, число ежегодно погибающих от умышленных ингаляций гелия растет. Наиболее часто гелий для суицидов используют мужчины преимущественно молодого возраста с депрессией, социальным и материальным неблагополучием [18].

5-й кластер назван «Влияние газовых смесей на нейропротекцию». Термин нейропротекция содержался в 15 (2 %) статьях общего массива (см. табл. 2). Ключевые слова кластера были в 32 (4,3 %) статьях с общей силой связи 4,4 %. Взаимосвязь ведущих ключевых слов в 5-м кластере статей показана на рис. 10.

 

Рис. 10. Взаимосвязь ключевых слов в 5-м кластере статей.

 

Нейропротекция – стратегия, способствующая сохранению функции и структуры мозга от повреждений, вызванных различными факторами, такими как гипоксия, ишемия или травма. Влияние газовых смесей на нейропротекцию играет важную роль, поскольку их выбор для анестезии или оптимизации функционального состояния может значительно улучшить мозговой кровоток, который является критически важным для поддержания функций мозга.

В отечественных и зарубежных исследованиях убедительно показана нейропротекция при использовании инертных газов. Значительное количество работ посвящены влиянию ксенона на NMDA-рецепторы. Установлено, что он является антагонистом NMDA-рецепторов, подавляет гиперактивацию нейронов под воздействием возбуждающих аминокислот [10].

Полученные в экспериментальных исследованиях данные выявили нейропротективные свойства ксенона, которые позволяют инициировать его клинические испытания при тяжелой черепно-мозговой травме, ишемическом инсульте и субарахноидальном кровоизлиянии [12].

Указано также, что для эффективного использования нейропротекторного действия ксенона необходимы дальнейшие исследования – сочетания методов терапевтической гипотермии и ксенонотерапии у пациентов с гипоксически-ишемическим поражением мозга. Определение границ «терапевтического» окна при проведении ксеноновой нейропротекции может значительно изменить существующие протоколы лечения пациентов с поражением центральной нервной системы различного генеза [27].

6-й кластер получил название «Кислородно-ксеноновая терапия при стрессе». Ведущими терминами кластера являлись стресс – в 9 (1,2 %) статьях, реабилитация – в 8 (1,1 %), кислородно-ксеноновая терапия – в 5 (0,7 %) статьях. Ключевые слова кластера были в 40 (5,4 %) статьях общего массива с общей силой связи 3,6 % (см. табл. 2). Взаимосвязь ведущих ключевых слов в 6-м кластере статей показана на рис. 11.

 

Рис. 11. Взаимосвязь ключевых слов в 6-м кластере статей.

 

Стресс является естественной реакцией организма на различные внутренние и внешние раздражители. Стресс высокой интенсивности (например боевой стресс) или хронические стрессорные воздействия могут сформировать психофизиологические или соматоформные расстройства, требующие реабилитации. В процессе реабилитации пациентов применяются различные методы, в том числе, такие как кислородно-ксеноновая терапия и озонотерапия [3, 9]. Считается, что антистрессорное воздействие на организм ксенон осуществляет через обратимую блокаду синаптической передачи медиаторов, возбуждающих клетки (NMDA-рецепторы), потенцирование эффектов тормозных медиаторов (глицин, гамма-аминомасляная кислота), блокаду высвобождения гормонов стресс- реализующих систем организма (адреналин, глюкокортикоиды), через изменение кровотока. Выраженная липофильность ксенона связана с мембранотропным действием, что также определяет некоторые адаптогенные свойствами ксенона [31, 32].

Кислородно-ксеноновая терапия, основанная на использовании ксенона, обладает аналгезирующими и нейропротекторными свойствами, что позволяет улучшить функциональное состояние пациентов, находящихся в стрессе, и повысить уровень адаптации организма [9, 10, 51].

Озонотерапия основана на использовании озона, который обладает сильными антиоксидантными свойствами [10]. Озон помогает снижать уровень малонового диальдегида – маркера окислительного стресса и повреждения клеточных мембран. Уменьшение содержания малонового диальдегида указывает на улучшение состояния клеток и, соответственно, на эффективность проводимой терапии.

7-й кластер назван «Низкопоточная анестезия». В общей сложности ключевые слова кластера присутствовали в 28 (3,8 %) статьях общего массива с общей силой связи 3,6 % (см табл. 2). Взаимосвязь ведущих ключевых слов в 7-м кластере статей показана на рис. 12.

 

Рис. 12. Взаимосвязь ключевых слов в 7-м кластере статей.

 

Низкопоточная анестезия представляет собой современный метод анестезии, который используется в различных клинических ситуациях, в том числе, при проведении операций у детей [4, 38]. Она основана на принципе поддержания низкого потока анестетика, что позволяет уменьшить количество ингалируемых газов и снизить риск побочных эффектов, особенно у подростков и детей, чья гемодинамика может быть более чувствительной к воздействию анестетиков.

Для этих целей часто используются ксеноновая анестезия и закись азота, применение которых обеспечивает комплексный подход к безопасному и эффективному проведению анестезии [6, 36].

Следует также остановиться на газовых смесях, которые не предназначены для дыхания, но используются в подростковой среде (так называемый сниффинг, англ. sniff – нюхать, вдыхать). Этот феномен – разновидность токсикомании, связанный с вдыханием паров бытового газа, состоящего из бутана, изобутана и пропана, из зажигалок и баллончиков для их заправки. Перечисленные газы не являются наркотическими веществами.

При вдыхании бытового газа уменьшается содержание кислорода в головном мозге, возникают гипоксия, токсическое опьянение (эйфория, иллюзии, галлюцинации и другие необычные ощущения, например, «перенесение в другое измерение»), продолжающееся от 30 с до 10 мин. Распространению сниффинга способствуют доступность приобретения средств, социальная среда и личностные особенности. При частом кислородном голодании мозга у подростков могут ухудшаться когнитивные способности, при вдыхании газа в большом объеме – удушье, обморок, аритмия сердца, механическая асфиксия из-за рвоты, паралич дыхательного центра. Ежегодно от сниффинга бытовыми газами в России погибают несколько десятков детей в возрасте от 10 до 17 лет, в 2018 г. – 65, в 2019 г. – 60, в 2020 г. – 346, отмечается явная тенденция к росту смертей [21, 42]. Кроме того, при сниффинге с использованием бытовых газовых приборов в домах могут возникать взрывы, сопровождаемые пожаром [50].

Научные школы. Статьи массива по ГДС опубликовали 1105 авторов (число соавторов – 2113, см табл. 1). Авторов, которые издали лично или в соавторстве 8 статей и более, оказалось 22. На рис. 13 показаны ведущие научные школы, сотрудники которых исследуют проблемы применения ГДС:

• Научно-исследовательский институт неотложной детской хирургии и травматологии (Москва) и Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова (Москва) – использование ксенона для анестезии у детей при плановых операциях и травмах, изучают его влияние на гемодинамику, антистрессовую активность, токсичность и безопасность по сравнению с применением севофлурана (В.Г. Амчеславский, В.Г. Багаев, М.В. Быков, В.И. Лукьянов и соавт.);
• Российская медицинская академия непрерывного профессионального образования (Москва), Федеральный научно-клинический центр реаниматологии и реабилитологии (Москва), Национальный медицинский исследовательский центр радиологии (Москва) и др. – технологии применения ксенона в анестезиологии, в том числе, в амбулаторной хирургии, влияние ксеноновой анестезии на гемодинамику у пациентов с гипертонической болезнью, коронарной недостаточностью, онкологических больных, выявление функциональных маркеров ксенона, аргона и криптона у животных после фотоиндуцированного ишемического инсульта, открытой черепно-мозговой травмы, использование ингаляций ксеноновых газовых смесей в медико-восстановительных мероприятиях у спортсменов высшего спортивного мастерства и врачей (Н.Е. Буров, О.А. Гребенчиков, И.В. Молчанов, Л.Л. Николаев, В.И. Потиевская, Ф.М. Шветский и соавт.);
• Государственный научный центр Российской Федерации – Институт медико-биологических проблем (Москва), Центральный научно-исследовательский институт Военно- воздушных сил Минобороны России (Москва) – специальные газовые смеси на основе ксенона для коррекции стресса смертельно опасных ситуаций, оптимизация функционального состояния организма водолазов и спортсменов высшего спортивного мастерства, альпинистов, летчиков, лечение некоторых психических расстройств, многочасовое пребывание человека в условиях гиперкапнии и нормокапнии совместно с нормоксией, гипоксией и гипероксией в закрытых пространствах, экспериментальное изучение маркеров воспалительной боли (В.Н. Ананьев, Ю.А. Бубеев, А.С. Кальманов, Т.И. Котровская, А.В. Потапов, И.Б. Ушаков и соавт.);
• Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко (Москва) – выбор оптимального анестезиологического пособия для нейрохирургических операций, проводимых с интраоперационным нейрофизиологическим мониторингом, влияние ксенона на мозговой кровоток у нейрохирургических пациентов, возможности проведения краниотомии в сознании (А.В. Рылова, А.Ю. Лубнин и соавт.);
• Кубанский государственный медицинский университет (г. Краснодар) – проведение анестезиологических пособий с использованием ксенона в офтальмохирургии, в том числе, BIS-мониторингу для контроля глубины анестезии и седации, удовлетворенность пациентов анестезией при проведении лазерной коррекции зрения, сравнение гемодинамических реакций в условиях ингаляционной анестезии севофлураном и ксеноном при офтальмологических операциях (В.В. Мясникова, С.Н.Сахнов и соавт.).

 

Рис. 13. Научные школы и совместные публикации авторов по проблемам ГДС (диаметр цветного маркера зависит от количества опубликованных статей, цифры – число совместных статей).

 

Заключение

В Российском индексе научного цитирования с 2006 по 2023 г. изучили 513 отечественных статей, посвященных влиянию газовых дыхательных смесей в экстремальной медицине. Среднегодовое количество статей было (29 ± 3). Отмечалась динамика увеличения статей. Проведенный наукометрический анализ показал высокую востребованность содержания статей у пользователей, например, среднее число цитирований в расчете на 1 статью было 3,29, притом что уровень самоцитирования статей оказался достаточно значительным – 30,2 %. Выявлены журналы, опубликовавшие наибольшее количество статей, и ведущие научные школы.

Ключевые слова в статьях при помощи программы VOSviewer сгруппировались в 7 кластеров: 1-й кластер, названный «Ксеноновая анестезия», представлял 258 (35 %) статей с общей силой связи 29 % в массиве, 2-й – «Гипоксические тренировки» – 171 (23,2 %) и 22,5 % соответственно, 3-й – «Газовый состав в замкнутом пространстве» – 76 (10,3) и 22 %, 4-й – «Кислородно-гелиевая смесь» – 132 (17,9 %) и 16,4 %, 5-й – «Влияние газовых смесей на нейропротекцию» – 32 (4,3 %) и 3,6 %, 6-й – «Кислородно- ксеноновая терапии при стрессе» – 40 (5,4 %) и 3,6 %, 7-й – «Низкопоточная анестезия» – 28 (3,8 %) и 3,6 % соответственно.

Изучение публикаций может способствовать повышению информационной поддержки научных исследований по экстремальной медицине, оптимизации функционального состояния организма и работоспособности, в том числе, у специалистов, профессиональная деятельность которых проходит в субэкстремальных и экстремальных условиях. Научная электронная библиотека создает большие возможности для пользователей, в изученном массиве было представлено 72,1 % бесплатных полнотекстовых статей.

Авторлар туралы

Vladimir Evdokimov

Nikiforov Russian Center of Emergency and Radiation Medicine, EMERCOM of Russia; Kirov Military Medical Academy

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: 9334616@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0771-2102

Dr. Med. Sci. Prof., Principal Research Associate, Nikiforov Russian Center of Emergency and Radiation Medicine, EMERCOM of Russia; Lecturer, Department of Psychiatry, Kirov Military Medical Academy

Ресей, 4/2, Academica Lebedeva Str., St. Petersburg; 4/2, Academica Lebedeva Str., St. Petersburg

Sergey Aleksanin

Nikiforov Russian Center of Emergency and Radiation Medicine, EMERCOM of Russia

Email: medicine@nrcerm.ru
ORCID iD: 0000-0001-6998-1669

Dr. Med. Sci. Prof., Corresponding Member, Russian Academy of Sciences. Director

Ресей, 4/2, Academica Lebedeva Str., St. Petersburg

Viktor Rybnikov

Nikiforov Russian Center of Emergency and Radiation Medicine, EMERCOM of Russia

Email: rvikirina@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5527-9342

Dr. Med. Sci., Dr. Psychol. Sci. Prof., Deputy Director (Science and Education, Emergency Medicine)

Ресей, 4/2, Academica Lebedeva Str., St. Petersburg

Alexey Myasnikov

Kirov Military Medical Academy

Email: a_mjasnikov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7427-0885

Dr. Med. Sci. Prof.

Ресей, 4/2, Academica Lebedeva Str., St. Petersburg

Viktor Glukhov

Scientific Electronic Library (eLIBRARY.RU)

Email: olunid@elibrary.ru

PhD Techn. Sci., Deputy Director

Ресей, 14A, Nauchnyi proezd, Moscow, 117246

Әдебиет тізімі

Қосымша файлдар