Гидродеоксигенация что это такое

Катализатор и процесс гидродеоксигенации кислородорганических продуктов переработки растительной биомассы

Владельцы патента RU 2440847:

Изобретение относится к области разработки катализатора и процесса получения углеводородов путем каталитической гидродеоксигенации продуктов переработки растительной биомассы.

Известно, что в результате быстрого пиролиза биомассы выход жидких продуктов достигает до 75% по весу, которые рассматриваются как возобновляемое альтернативное нефти и газу топливо. Высокий выход жидкого биотоплива при быстром пиролизе обеспечивается термоударом (скорость нагрева 1000-10000°C/сек), малым временем контакта (

1 сек) и быстрым охлаждением продуктов пиролиза. Получаемое жидкое топливо имеет более низкую калорийность, чем дизельное топливо (40% от дизеля), более высокую вязкость, кислотность и нестабильно за счет высокого содержания воды (до 30-40%) и кислорода в органической компоненте. Это ограничивает использование биотоплива, но применение катализаторов открывает возможность облагораживания биотоплива путем проведения процесса каталитической гидродеоксигенации, при которой кислород удаляется из органической компоненты в виде воды [Huber, G.W.; Iborra, S.; Corma, A., Synthesis of Transportation Fuels from Biomass: Chemistry, Catalysts, and Engineering, Chem. Rev.; (Review); 2006; 106(9); 4044-4098]. Жидкое пиролитическое биотопливо, или так называемая бионефть, имеет сложный состав, в который входят производные сахаров, спиртов, эфиров, карбоновых кислот и фенолов. Следует отметить, что производные фенола типа анизол, гваякол, метилфенолы имеют наименьшую реакционную способность в реакции каталитической гидродеоксигенации.

Обычно в процессе гидродеоксигенации бионефти используют сульфидированные Ni-Mo или Co-Mo-катализаторы гидроочистки нефтяных фракций [Furimsky E., Catalytic Hydrodeoxygenation, Applied Catalysis A: General, 2000, 199, 147-190]. По прямому своему назначению данные катализаторы нашли широкое применение для гидрообработки углеводородного сырья нефтяного и углехимического происхождения, основная функция которых заключается в удалении из исходного сырья серы.

Известно множество сульфидированных нанесенных Ni-Mo- и Co-Mo-катализаторов гидроочистки [US 2007090024, C10G 45/00, 26.04.2007; KR 20070005727, C10G 45/08, 10.01.2007; ЕР 1762606, C10G 45/08, 14.03.2007; JP 2006346631, B01J 27/19, 28.12.2006; US 2007010682, C07C 51/43, 11.01.2007; ЕР 1737933, С10G 45/08, 03.01.2007; JP 2006306974, C10G 45/04, 09.11.2006; RU 2052285, B01J 21/04, 20.01.1996], в которых их активность и стабильность регулируются способом приготовления, введением промотора, стабилизацией лигандами активного компонента или его предшественника.

Для решения проблемы закоксовывания катализаторов гидродеоксигенации в работе [Elliott, D.C.; Baker E.G. «Hydrotreating biomass liquids to produce hydrocarbonfuels». In: Energy from biomass & wastes X, pp.765-784. IGT, Chicago: 1986] предложена двух-ступенчатая переработка бионефти. На первом этапе Ni-катализатор или сульфидированный Co-Mo катализатор гидрирует бионефть при 14 МПа и пониженных температурах 250-300°C с получением стабилизированной жидкой смеси углеводородов с содержанием кислорода 26-27%. На данном этапе алифатические и ароматические кислородсодержащие соединения теряют часть кислородных групп и данные соединения теряют способность полимеризоваться при более высоких температурах. Именно в этом и заключается эффект стабилизации. На второй стадии смесь обрабатывается водородом при 14 МПа и температуре 350°C в присутствии сульфидированного Co-Mo/Al₂O₃ катализатора до снижения содержания кислорода до 2-3% по весу. В двухступенчатом процессе сульфидированный катализатор обладает большей стабильностью, поскольку кислотность биожидкости после первой стадии снижается, что является положительным фактором, поскольку γ-Al₂O₃ растворяется в кислой среде.

Наиболее близким к заявленному по технической сущности и достигаемому эффекту является способ гидродеоксигенации кислородорганических продуктов быстрого пиролиза лигноцеллюлозной биомассы при температуре 200-350°C и давлении водорода 0,5-12,0 МПа с объемной скоростью (LHSV) кислородсодержащей жидкости (КЖ), равной 0,3-6,0 мл КЖ/мл кат/ч, в присутствии катализатора, который является сложным композитом, содержащим благородный металл в количестве не более 5 мас.%, или никель, или медь, или железо, или их комбинацию в несульфидной восстановленной форме в количестве не более 40 мас.%, переходные металлы в несульфидной оксидной форме в количестве не более 40 мас.% и носитель (Патент РФ 2335340, B01J 23/89, C07C 7/00, B01J 37/02, 10.10.2008). При этом благородный металл выбирают из группы: Rh, Ru, Pt, Pd, а переходный металл в несульфидной оксидной форме выбирают из группы: Co₂O₃, ZrO₂, CeO₂, TiO₂, Cr₂O₃, MoO₂, WO₂, V₂O₅, MnO₂. Носитель выбирают из группы: δ-, θ-, α-Al₂O₃, SiO₂, зауглероженный SiO₂, углеродный носитель, ZrO₂, CeO₂, TiO₂. Использование вышеуказанных катализаторов и реакционных параметров позволяет достигать степеней деоксигенации различных кислородсодержащих соединений до 96%.

Недостатком известных катализаторов гидродеоксигенации является то, что данные катализаторы проявляют недостаточную стабильность и активность в процессе деоксигенации высокомолекулярных кислородсодержащих ароматических соединений, включая продукты пиролиза лигноцеллюлозы. Причиной указанных недостатков является низкая стабильность носителей при повышенных температурах и рН 2-5, которые, с одной стороны, быстро коксуются за счет наличия поверхностных кислых центров, а с другой стороны, носитель выщелачивается, образуя растворимые соединения с кислородорганическими соединениями. Следует также отметить, что при реализации процесса гидродеоксигенации в проточном режиме важным параметром катализатора является его производительность на единицу объема реактора. В этом случае содержание активного компонента в единице объема является определяющим фактором, и использование массивных катализаторов с минимальным содержанием инертного компонента является предпочтительным.

Изобретение решает задачу создания стабилизированного массивного катализатора для процесса гидродеоксигенации кислородорганических соединений, в том числе продуктов быстрого пиролиза биомассы, с достижением высоких степеней деоксигенации при большем соотношении субстрат/катализатор.

Задача также решается способом проведения процесса гидродеоксигенации кислородорганических продуктов быстрого пиролиза лигноцеллюлозной биомассы с использованием катализатора, описанного выше.

Технический результат заключается в высокой активности заявляемых несульфидированных катализаторов, которые позволяют проводить процесс гидродеоксигенации кислородсодержащих соединений, в том числе жидких продуктов быстрого пиролиза биомассы, при более высоких соотношениях субстрат/катализатор.

Процесс гидродеоксигенации проводят в реакторах следующего типа:

— проточный с неподвижным слоем катализатора и газообразном состоянии исходных реагентов и продуктов реакции;

— автоклав с интенсивным перемешиванием катализатора в жидкой фазе кислородорганического компонента.

Анализ продуктов гидродеоксигенации в газовой и жидкой фазах осуществляют методом газовой хроматографии на газовых хроматографах «Хромос-1100» с использованием капиллярных колонок ZB-1, неподвижная фаза 100% диметилполисилоксан 30 м×0.32 мм×0,25 мкм; ZB-5, неподвижная фаза 5% фенил + 95% диметилполисилоксан 30 м×0.32 мм×0,25 мкм; ZB-FFAP неподвижная фаза нитротерефталевая кислота, модифицированная полиэтиленгликолем, 30 м×0.32 мм×0,5 мкм, а также насадочной угольной колонке.

Степень деоксигенации (HDO) определяют следующим образом:

где — суммарное количество молей, не содержащих кислород продуктов реакции, — суммарное количество молей всех продуктов реакции.

Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами и таблицами. Пример 1.

Для приготовления катализатора NiFeCu/SiO₂ методом золь-гель синтеза в емкость засыпают соответствующие количества никеля углекислого основного водного, меди углекислой основной, железа (II) сульфата гептагидрата, заливают дистиллированной водой и необходимым количеством 25% водного раствора аммиака. Далее смесь перемешивают в течение 4 ч. После приготовления суспензии к ней прибавляют спиртовой раствор этилсиликата. Далее смесь перемешивают в течение 4 ч. Не прекращая перемешивание, суспензию нагревают до 80°C. Сушку прекращают при образовании вязкой пасты. Пасту сушат в сушильном шкафу при температуре 120°C в течение 5 ч до твердого состояния. Катализатор прокаливают в муфельной печи. Скорость подъема температуры от комнатной до 400°C составляет 5° в мин. Катализатор выдерживают при конечной температуре 2 ч, после чего охлаждают вместе с печью. Катализатор в оксидной форме таблетируют в таблетмашине в таблетки 10×4 мм при давлении не менее 3000 кг на таблетку. Далее катализатор восстанавливают в токе аргона и водорода (объемное соотношение Ar:H₂=1:1) путем поднятия температуры до 300°C со скоростью 10°C/мин и выдерживания катализатора при конечной температуре в течение 2 ч. Количество пропускаемого водорода берется в избытке относительно количества, необходимого для восстановления активного компонента катализатора.

Катализатор в количестве 1 г испытывают в автоклаве объемом 300 мл с интенсивным перемешиванием при давлении водорода 17,0 МПа, температуре 320°C и соотношении реагент/катализатор = 33 г/г в реакции гидродеоксигенации гваякола.

Катализаторы, приготовленные аналогичным способом (см. Пример 1), испытывают в реакции гидродеоксигенации гваякола в тех же условиях.

Данные по составу, активности и селективности катализаторов после 60 мин. проведения реакции, а также их удельная поверхность (БЭТ) приведены в таблице 1.

Катализатор, содержащий, мас.%: 60 Ni, 8 Cu, 2 Fe и 30 SiO₂, или CeO₂-ZrO₂, или CeO₂, или ZrO₂, или TiO₂, или SiO₂, приготовленный способом, аналогичным описанному в Примере 1, восстанавливают в токе водорода (расход водорода 10 л/ч) путем поднятия температуры до 300°C со скоростью 10°C/мин и выдерживания катализатора при конечной температуре в течение 2 ч. Количество пропускаемого водорода берется в избытке относительно количества, необходимого для восстановления активного компонента катализатора.

Данные по активности и селективности катализаторов, а также их удельная поверхность (БЭТ) приведены в таблице 2.

Катализатор, содержащий, мас.%: 60 Ni, 9 Cu, 1 Pd и 30 стабилизирующей добавки, приготовленный способом, аналогичным описанному в Примере 1, восстанавливают в токе аргона и водорода (объемное соотношение Ar:H₂=1:1) путем поднятия температуры до 300°C со скоростью 10°C/мин и выдерживания катализатора при конечной температуре в течение 2 ч. Количество пропускаемого водорода берется в избытке относительно количества, необходимого для восстановления активного компонента катализатора.

Данные по активности и селективности катализаторов, а также их удельная поверхность (БЭТ) приведены в таблице 3.

Реакцию каталитической гидродеоксигенации продуктов быстрого пиролиза растительной биомассы проводят в автоклаве объемом 100 мл, оснащенном системой подачи жидкости под давлением. Таким образом, имеется возможность подавать реагент после восстановления катализатора в реакторе, не открывая его, и избежать дезактивации катализатора, которая происходит при контакте его с кислородом воздуха (окисление металлической формы активного компонента). Катализатор, содержащий, мас.%: 60 Ni, 5 Cu, 5 Fe и 30 CeO₂-ZrO₂, приготовленный способом, аналогичным описанному в Примере 1, вводят в реактор в количестве 0.833 г, реактор продувают азотом, затем нагревают до 300°C и выдерживают при указанной температуре в течение 30 мин (сушка катализатора). Затем реактор продувают водородом и опрессовывают при комнатной температуре. Далее температуру поднимают до 300°C и катализатор восстанавливают в атмосфере водорода при давлении 10 атм в течение 30 мин. После этого давление уменьшают до 1 атм, реактор охлаждают до комнатной температуры и в него подают реагент (бионефть, полученная в процессе быстрого пиролиза древесины сосны) в количестве 25 г. После введения реагента в реактор подают водород до достижения в нем давления 200 атм и реактор нагревают до 350°C. Реакцию проводят в течение 4-х ч, в это время водород в реакционную смесь не подают.

По окончании проведения процесса реактор охлаждают до комнатной температуры, отбирают жидкие пробы, которые затем подвергают центрифугированию для разделения органической, водной и твердой фаз и анализу. После окончания реакции содержание кислорода в продуктах снижается до 11.75 мас.% (в исходном сырье содержание кислорода составляет 40 мас.%).

Отличается от примера 21 тем, что используют катализатор, содержащий, мас.%: 50 Ni, 10 Cu, 10 Co и 30 SiO₂. После окончания реакции атомное отношение H/C в продуктах составляет 1.48 (в исходном сырье атомное отношение H/C составляет 1.45%).

Отличается от примера 21 тем, что используют катализатор, содержащий, мас.%: 60 Ni, 9 Cu, 1 B и 30 Al₂O₃. После окончания реакции атомное отношение H/C в продуктах составляет 1.52 (в исходном сырье атомное отношение H/C составляет 1.45%).

Другим преимуществом заявляемых каталитических систем является то, что катализаторы имеют несульфидированную природу, что позволяет повысить стабильность данных систем в процессах переработки кислородсодержащего органического сырья с низким содержанием серы. Приводимые выше катализаторы имеют выраженную гидрирующую способность, что позволяет использовать их в процессах гидрирования в химической промышленности.

2. Катализатор по п.1, отличающийся тем, что переходный металл в оксидной форме выбирают из группы: Fe, Co, Pd, Сu, Ga, In, Tl, W, Mo.

3. Катализатор по п.1, отличающийся тем, что стабилизирующую добавку выбирают из группы: Аl₂О₃, SiO₂, ZrO₂, СеО₂, ТiO₂, Сr₂О₃, МоO₂, WO₂, V₂O₅, МnО₂ или их комбинация.

4. Процесс гидродеоксигенации кислородорганических продуктов переработки растительной биомассы с использованием катализатора, отличающийся тем, что процесс проводят в одну стадию при давлении водорода 0,5-20 МПа, температуре 250-320°С в присутствии катализатора по любому из пп.1-3.

Изобретение относится к области разработки катализатора и процесса для процесса получения углеводородов путем каталитической гидродеоксигенации продуктов переработки растительной биомассы

Источник

Что не так с ноотропами?

Многие врачи-неврологи выписывают ноотропы от всех болезней. Считается, что они спасают от деменции, улучшают память и стимулируют работу мозга. А люди верят — препараты с ноотропным эффектом входят в десятку самых продаваемых лекарств даже в пандемию. Рассказываем, откуда они взялись, когда их применяют и есть ли от них эффект.

Что это такое

Это препараты, улучшающие работоспособность, память и способность к обучению. Раньше всех создали пирацетам — он появился в шестидесятые годы прошлого века. В семидесятых ученый Корнелиу Джурджа обнаружил, что это лекарство стабилизирует мембраны клеток центральной нервной системы, улучшая работу клеток мозга. Точный механизм работы пирацетама не знали — только догадывались. Джурджа предложил использовать его для восстановления умственных способностей после травм, кислородного голодания мозга, при старческой деменции и врожденном слабоумии у детей.

Большинство ноотропов — животного происхождения. Их добывают из мозга свиней и рогатого скота, богатых низкомолекулярными белками. Стоят препараты недорого, а побочные эффекты вызывают редко, поэтому врачи их любят.

Когда их применяют

Чаще всего ноотропы мелькают в назначениях неврологов. Их назначают от всего — от невроза и ОКР, от ВСД, которого нет, и деменции. В стационарах ноотропные препараты льют внутривенно, чтобы ускорить восстановление тканей после инсульта или транзиторной ишемической атаки — так предписывают клинические рекомендации. Но они же не рекомендуют использовать некоторые ноотропы в острый период ишемического инсульта из за возможного истощения нейронов и синдрома обкрадывания. Поэтому ориентироваться только на них недостаточно.

«Сначала врач ставит общепризнанный диагноз, — рассказывает невролог GMS Сlinic Сергей Макаров. — Если речь идет о сосудистых когнитивных нарушениях, то в первую очередь корректируют факторы риска: сахарный диабет, атеросклероз и артериальную гипертензию. Не все болезни требуют назначения препаратов».

Но многие неврологи и психиатры, которые не интересуются новыми исследованиями, назначают ноотропы людям с ухудшением памяти, внимания и способности к обучению, ориентируясь только на клинические рекомендации. Например, церебролизин рекомендован для профилактики деменции при начальных признаках болезни Альцгеймера. Также многие врачи считают, что ноотропы помогут дольше оставаться в здравом уме и памяти при хронических сосудистых нарушениях головного мозга.

«Когда у ребенка нарушение психоневрологического развития, у врача есть соблазн дать что-то „улучшающее функцию мозга“ — говорит к м.н., невролог детской клиники „Фэнтези“ Варвара Халецкая. — Ведь порой нет действенного метода, ведущего к полному выздоровлению. Поэтому врач и родитель пытаются вкладывать по крупицам: педагогическая коррекция, физиотерапия и медикаменты.

Другое дело, когда есть эффективный протокол лечения, но врач продолжает лечить по своему. Получается некрасиво: ребенку с психоречевыми нарушениями вместо педагогической коррекции дают ноотропные препараты, а с занятиями рекомендуют „подождать“. Или в случае сенсо-невральных нарушений слуха, при которых возможно слухопротезирование, направляют к неврологу „подпитать“ слуховой нерв. В этом случае просто теряется время. Прежде чем назначать лечение с недостаточной доказательной базой врач должен удостовериться, есть ли более эффективное решение».

Есть ли от них эффект

До 2000-х реальный механизм действия и эффективность ноотропов особо не исследовался. Врачи их назначали, а люди — пили. Среди студентов-медиков гулял миф, что месячный курс ноотропов перед экзаменами улучшает запоминание материала, а чтобы наверняка — нужно колоть его в мышцу или вену.

Сейчас доказательство эффективности препарата — не слово врача, а данные исследования. Участников должно быть от трех тысяч, а разделить их нужно минимум на две группы, одна из которых — контрольная с плацебо. При этом ни врач, ни пациент не знают, что пьет каждый из испытуемых — лекарство или «пустышку».

Ноотропные препараты изучены мало, а исследования их эффективности не соответствуют критериям. То людей слишком мало, то критерии непонятные. Например, оценивают количество баллов теста только после лечения — до лечения, видимо, забыли. Американское FDA в принципе не считает ноотропы лекарствами — в США они продаются как БАДы.

«Всем известно, что ноотропы — препараты без доказанной эффективности. Но их продолжают использовать, — говорит Варвара Халецкая. — Есть статистика, есть международные протоколы, которые помогают врачу. Но вместе с тем остается личный опыт каждого доктора с большим диапазоном: от «они бесполезны» до «у многих пациентов они эффективны».

Дело в том, что есть редкое исключение: пирацетам улучшает когнитивные функции у людей с тяжелой деменцией — такой вывод сделали при оценке 19 качественных исследований. Но вот при черепно-мозговой травме или легкой деменции пирацетам уже не поможет. Тем более он бесполезен для здоровых людей, желающих пойти по пути Эдди Морры из фильма «Области тьмы» и стать мегамозгом. Поэтому биохакерские эксперименты с мексидолом если и кажутся действенными, то лишь благодаря самоубеждению.

Важно запомнить

Ноотропы якобы улучшают память и внимание, а ещё ускоряют восстановление после инсульта. Но исследования доказывают, что эффективны только отдельные препараты и только при тяжелой деменции. Поэтому:

Источник

Что такое ЭКМО?

Уважаемые пациенты и их родственники, теперь Вы можете узнать в статье «ЧТО ТАКОЕ ЭКМО?» ответы на часто задаваемые вопросы относительно технологии ECMO.

Содержание

Введение

Уважаемые родственники и друзья пациентов!

Этот раздел создан Российским обществом специалистов ЭКМО (РосЭКМО) для информирования родственников пациентов, находящихся на ЭКМО. Здесь представлены краткий обзор самой процедуры и ответы на некоторые распространенные вопросы.

Следует иметь в виду, что процедуры, правила и методы лечения могут немного различаться между больницами. В данном разделе мы предоставляем лишь общую информацию, которая является основой для всех центров ЭКМО.

Если вам нужны дополнительные сведения и данные о конкретном пациенте/ситуации, то следует задавать вопросы специалистам непосредственно в вашей больнице.

С уважением,
РосЭКМО

Что такое ЭКМО?

ЭКМО – это специальный метод лечения, при котором используются искусственные сердце и легкое для обеспечения временной поддержки жизни пациента и функционирования его организма, когда собственные сердце и/или легкие человека слишком больны, чтобы выполнять свою нормальную работу. ECMO может поддерживать организм в течение длительного периода времени (от нескольких дней до нескольких недель и даже месяцев), чтобы дать возможность сердцу и/или легким отдохнуть и оправиться от болезни. Хотя сама по себе ЭКМО не вылечит пациента, но она даст ему/ей время, необходимое для лечения и выздоровления. Чаще всего к ECMO прибегают после того, как врачи пробовали применять все другие виды лечения, такие как искусственная вентиляция легких (ИВЛ), лекарства для поддержки работы сердца и легких и так далее, но этого недостаточно для поддержания жизни пациента.

После того, как сердце и/или легкие пациента восстановятся так, чтобы обеспечивать потребности его организма, ЭКМО будет отключена. Если врачи поймут, что ECMO не помогает улучшить ситуацию, или если продолжение её использования может повредить пациенту, процедура также будет прекращена.

Как работает ЭКМО?

Подобно аппарату искусственного кровообращения, используемому при операциях на открытом сердце, для ЭКМО применяются специальный насос, который берет на себя работу сердца по перекачиванию крови, и мембранный оксигенатор (искусственное легкое), который выполняет работу легких по газообмену. Для соединения контура ECMO с организмом пациента одна, две или больше канюль (специальные большие пластиковые устройства, помещаемые в артерии или вены) вводятся в крупные кровеносные сосуды пациента (например, на шее, бедре или напрямую в камеры сердца в грудной клетке). На основании данных о болезни и состоянии пациента команда врачей определит, какой тип ЭКМО использовать, количество необходимых канюль и место их установки. Для установки канюль и начала процедуры в некоторых случаях необходима хирургическая операция, которая обычно проводится сердечнососудистым хирургом. Перед процедурой пациенту получит лекарства от боли и для седации.

Кровь пациента из канюли проходит через оксигенатор (искусственное легкое – устройство со специальной мембраной, через которую происходит газообмен), где кислород добавляется в кровь, а углекислый газ (отработанный газ) удаляется. Затем насыщенную кислородом кровь согревают и возвращают в тело пациента.

С помощью ЭКМО можно поддерживать необходимую организму доставку кислорода, при этом собственные легкие и/или сердце пациента будут находиться в режиме «отдыха». Это даст время и возможность легким и/или сердцу восстановить свою нормальную работу. Таким образом ECMO обеспечивает «мост» к выздоровлению.

На этой картинке показана типичная схема ЭКМО с синей (без кислорода) кровью, которая становится красной (насыщенной кислородом) в оксигенаторе (искусственном легком) вне тела (экстракорпорально). Центрифужный насос (искусственное сердце) обеспечивает перекачивание крови.

Типы ЭКМО

Существует два основных типа ЭКМО (в некоторых редких случаях могут использоваться их модификации). Вено-Артериальная (ВА) ЭКМО применяется для поддержки сердца и/или легких, тогда как Вено-Венозная (ВВ) ЭКМО используется только для поддержки легких. Специалисты на основании болезни и состоянии пациента решат какой тип нужен пациенту.

Вено-Артериальная (ВА) ЭКМО обеспечивает поддержку сердца пациента и легких, позволяя большей части крови пациента перемещаться по контуру в обход сердца пациента. При этом типе подключения кровь забирается из венозного русла и возвращается в артериальное русло, позволяя насыщенной кислородом крови циркулировать по организму, когда собственное сердце пациента не способно прокачивать кровь через организм и обеспечивать его функционирование. Таким образом, аппарат ECMO возьмет на себя насосную функцию сердца, позволяя ему восстанавливаться в режиме «отдыха». В случае ВА ЭКМО используются две канюли – артериальная и венозная, которые могут быть установлены в сосуды на бедре, шее, либо в грудной клетке.

Вено-Венозная (ВВ) ЭКМО осуществляет только поддержку легких, поэтому сердце пациента должно по-прежнему работать достаточно хорошо, чтобы обеспечивать потребности организма. Такой тип подключения применяется для пациентов с тяжёлой дыхательной недостаточностью, когда необходимо только насыщение крови кислородом и удаление углекислого газа, а поддержание насосной функции сердца не требуется. При ВВ ЭКМО насыщение крови кислородом происходит в венозной части системы кровообращения организма. Две канюли помещаются в вены в местах рядом с сердцем или внутри него. Врач может использовать специальный тип канюли с двумя просветами (пути для крови внутри канюли). Это позволяет забирать и возвращать кровь в организм в одном месте. Кровь из контура возвращается перед сердцем пациента, а уже его собственное сердце будет перекачивать насыщенную кислородом кровь по всему телу. При ВВ ЭКМО легкие будут находиться в режиме «покоя» или «щадящем» режиме для обеспечения нормализации/восстановления их функции. Обычно пациенты с повреждением легких нуждаются в искусственной вентиляции легких (ИВЛ), при которой аппарат ИВЛ нагнетает кислород в легкие пациента. Если легкие сильно повреждены, то для поддержания нормального уровня кислорода в крови требуются высокие давление нагнетания и концентрация кислорода. Это, в свою очередь, приводит к последующему травмированию ткани легких, что ведет к необходимости увеличения давления и концентрации кислорода в подаваемой аппаратом ИВЛ газовой смеси. Таким образом, создается порочный круг повреждения больных легких. ECMO «разрывает» этот порочный круг, позволяя легким восстановиться в «щадящем» режиме вентиляции, а организму справиться с основным заболеванием.

Что происходит с пациентом на ЭКМО

Жизнь пациента на ЭКМО поддерживается большой командой профессионалов, включая специалистов ECMO, реаниматологов, хирургов, кардиологов, пульмонологов, физиотерапевтов, реанимационных медсестер и многих других специалистов.

Многие беспокоятся о боли или страданиях, которые испытывает пациент от тяжелого заболевания и большого количества сложных процедур во время ЭКМО. Врачи и медсестры в отделении реанимации и интенсивной терапии будут внимательно следить за любыми признаками того, что пациент чувствует боль, и использовать специальные лекарства для исключения этого. Конечная цель для профессионалов-медиков в отделении реанимации заключается в том, чтобы пациент мог спать и просыпаться с нормальным суточным ритмом и взаимодействовать с окружающим миром (включая родственников), не испытывая боли или тревоги. Зачастую первоначальная процедура подключения требует общей анестезии (наркоза), чтобы пациент спал и не мог почувствовать боль. После этого пациентам дают постепенно просыпаться, а врачи будут обеспечивать седацию (применять успокаивающие препараты), вводить противоболевые лекарства по мере необходимости, чтобы пациенту было комфортно и безопасно. Медсестры в реанимации очень хорошо обучены определять признаки боли и страдания и будут следить за любыми изменениями в состоянии пациента.

Кровь и препараты крови

ЭКМО – это специальный аппарат, который требует значительного количества крови для заполнения, чтобы он мог правильно работать. Во время нахождения на ECMO пациент, скорее всего, получит много донорских продуктов крови для доставки достаточного количества кислорода в органы и ткани, а также для заживления послеоперационных ран, мест, где были размещены канюли, и так далее. Это абсолютно нормальная практика, и переливание крови не обязательно является причиной для тревоги. Если ваша больница разрешит, вы также можете пожертвовать кровь, которая может использоваться для вашего родственника или может быть отдана в общий банк крови, чтобы другие пациенты могли воспользоваться этой спасительной терапией так же, как ваш родственник получал кровь от других доноров.

Лекарственные препараты

Важно понимать, что ЭКМО не является лекарством от какой-либо болезни. Скорее это инструмент, который врачи могут использовать для поддержки жизни пациента, чтобы у него было время получить лекарства и лечение, которые в конечном итоге помогут ему выздороветь. Пациент на ECMO будет получать множество лекарств со многими сложными названиями. Это могут быть антибиотики (чтобы лечить/предотвратить инфекцию), успокоительные лекарства и препараты против боли (чтобы ему было комфортно), диуретики (чтобы помочь почкам выделять мочу), а также и другие виды лекарств, которые будут применяться в зависимости от причины, по которой пациент был подключен к ЭКМО. Со временем, когда пациент начнет выздоравливать, многие из этих лекарств больше не будут требоваться.

Во время ЭКМО пациенту будут проводиться ряд обычных медицинских процедур, которые помогают следить за его состоянием и выздоровлением. Ниже описаны некоторые из этих процедур.

Анализы

Будет требоваться большое количество анализов для контроля функций органов, инфекции и выздоровления. Не беспокойтесь, врачи не будут брать больше крови, чем нужно. Забор крови из системы ECMO или специальных катетеров в пациенте безболезненен и не требует никаких игл или проколов.

Рентген грудной клетки

Необходим для оценки динамики состояния легких. В первые дни ЭКМО рентгенограмма легких может выглядеть как белое пятно. Со временем на снимке начнут появляться участки черного цвета, указывающие на то, что легкие снова наполняются воздухом. Рентген грудной клетки позволяет подобрать параметры искусственной вентиляции легких, контролировать любые побочные эффекты, например пневмоторакс (медицинский термин, обозначающий, что воздух выходит за пределы легких в грудную клетку), когда, возможно, потребуется установить дренаж (трубку для удаления воздуха), чтобы позволить легким расправиться.

Эхокардиография

Эхокардиография – это визуализация сердца пациента с помощью ультразвука. Это неинвазивная и безопасная процедура позволяет оценить размеры и функции сердца: работу камер сердца (желудочков) и клапанов. С помощью эхокардиографии можно точно увидеть расположение канюль и потоки крови из контура, что помогает позиционировать канюли и настроить правильные параметры работы аппарата ECMO. Эхокардиография поможет оценить восстановление собственной функции сердца и точно оценить, насколько сердце готово обеспечивать кровообращение в организме без ЭКМО.

Питание

В течение первых нескольких дней на ЭКМО пациенту не нужно есть, потому что все питание (все витамины, минералы и калории, которые необходимы организму) он/она будут получать через внутривенные катетеры. При тяжелых заболеваниях организм не способен обеспечить достаточное количество кислорода или крови для всех органов и тканей и пытается сохранить то, что он может поддержать, уменьшая приток крови к определенным органам, чтобы гарантировать, что самые жизненно важные органы (сердце и мозг) получат достаточно крови, кислорода и питания. В таких случаях желудок и кишечник могут испытывать снижение кровотока и не смогут полноценно работать. Но как только состояние стабилизируется, и кишечник снова сможет работать, врачи начнут вводить жидкую пищу в желудок или кишечник через специальную трубку, помещенную в нос (назогастральный зонд). В дальнейшем, если врачи посчитают, что пациент достаточно хорошо себя чувствует и сможет безопасно есть самостоятельно, то пациент сможет пить и есть обычным путем.

Физиотерапия

В большинстве случаев пациенту, который находится на ЭКМО, приходится лежать на спине в кровати. Чем дольше пациент прикован к постели, тем больше времени потребуется для возвращения к нормальной жизни после выздоровления. Если мышцы не работают, то они атрофируются (становятся меньше). Пациенты нуждаются в разном времени ЭКМО, и по мере увеличения продолжительности, может возникнуть необходимость в физиотерапии, чтобы помочь поддерживать функцию мышц и подвижность суставов. Этим занимаются специально подготовленные специалисты – физиотерапевты и массажисты. Сначала это могут быть простые упражнения пассивного движения, когда физиотерапевт сам двигает руки и ноги пациента. Со временем пациент начнет включать в процесс свои мышцы, чтобы противодействовать движением физиотерапевта, тренируя их таким образом. Когда медицинская команда считает безопасным и необходимым для пациента, то при определенном типе канюль, пациент может сидеть на кровати, вставать и даже ходить. Это относительно новая методика ранней реабилитации пациентов на ЭКМО, но она помогает пациентам быстрее вернуться к своей нормальной жизни. Если имеются какие-либо опасения по поводу безопасности физиотерапии во время ECMO, она не будет добавлена в лечение до тех пор, пока врачи не посчитают это безопасным и необходимым для пациента.

Как долго пациент будет на ECMO?

Это, вероятно, самый важный вопрос для родственников, и самый сложный для врачей. Каждый пациент индивидуален и требует разного времени пребывания на ЭКМО, в зависимости от причины ECMO. Некоторые пациенты могут быть отключены от аппарата менее чем через 24 часа, а другие должны находиться на нём месяц и даже больше. Чаще всего пациенты находятся на ВА ЭКМО в течение 5-10 дней, на ВВ ЭКМО в течение 10-14 дней, но это только средние значения, которые не отражают состояние и потребность в ECMO конкретного пациента.

Врачи будут прилагать все усилия, чтобы ЭКМО можно было отключить как можно раньше. Несмотря на то, что ECMO предоставляет много преимуществ для спасения жизни пациентов и может быть обеспечена достаточно безопасность этой процедуры в течение разумного срока, но имеются возможные риски и осложнения, и отключение ЭКМО может стать единственным способом полностью избежать этих рисков.

Риски и осложнения

ЭКМО – экстремальная и очень сложная и инвазивная процедура спасения жизни. С одной стороны, ECMO предоставляет большие преимущества для спасения жизни, но с другой эта процедура имеет собственные риски. По возможности врачи обсудят все потенциальные риски и осложнения до установки канюль и начала процедуры (в некоторых случаях ЭКМО это экстренная процедура для спасения жизни, например, при остановке сердца, и в этом случае нет возможности для обсуждения ее рисков/преимуществ с пациентом или родственниками).

Некоторые из наиболее распространенных рисков перечислены ниже. Хотя эти и другие осложнения (проблемы) возможны у любого пациента на ЭКМО, команда врачей сделает все возможное для снижения этих рисков. Хорошо обученная команда будет круглосуточно тщательно контролировать состояние пациента и параметры работы аппаратуры ЭКМО, чтобы минимизировать вероятность осложнений и обеспечить безопасность процедуры. Если возникнут осложнения, специалисты подберут наилучший план лечения для пациента.

Наиболее распространенный риск при ЭКМО – кровотечение. Специальное лекарство – гепарин – должно постоянно добавляться в контур для предотвращения образования тромбов (сгустков крови). Во время ECMO кровь забирается из организма, проходит через сложную систему контура, контактируя с чужеродной для нее пластиковой поверхностью, что активизирует систему свертывания крови и ведет к образованию тромбов (сгустков). Гепарин препятствует их образованию. Чаще всего кровотечение возникает вокруг мест установки канюль либо в местах хирургических операций. Тем не менее, кровотечение может происходить в любом месте и органе, если пациент получает гепарин. Наиболее опасный вид кровотечения – кровоизлияние в мозг, поэтому специалисты постоянно и тщательно контролируют систему свертывания крови для оценки признаков кровотечения. При ЭКМО достаточно часто может потребоваться переливание компонентов крови для восполнения дефицита факторов свертывания и эритроцитов.

Еще одним частым риском во время ЭКМО является тромбоз. Он также связан с активацией системы свертывания крови на чужеродной поверхности контура. Большие тромбы (сгустки) могут блокировать или резко ухудшить работу контура, а мелкие сгустки могут попадать в кровоток пациента и вызывать эмболию (закупорку) сосудов, повреждая органы.

Специалисты ЭКМО постоянно следят за контуром, чтобы вовремя обнаружить возможные осложнения и принять все возможные меры для предотвращения попадания тромбов в кровоток пациента.

Отключение ЭКМО

Специалисты будут оценивать состояние пациента каждый день. Анализы крови и оценка функции сердца и легких – лишь некоторые примеры факторов, которые будут применяться для оценки выздоровления. Когда пациент восстановится до такой степени, что от аппарата ЭКМО будет требоваться лишь очень небольшая поддержка, врачи выполнят пробную остановку ECMO. Это происходит по-разному в зависимости от типа ЭКМО – ВА или ВВ. Такая «пробная остановка» дает специалистам хорошее представление о работе организма пациента без поддержки ECMO. Канюли останутся на месте во время «пробной остановки» и будут удалены только после того, как вся команда будет уверена, что экстракорпоральная поддержка больше не понадобится пациенту.

Но даже с наилучшими усилиями специалистов и соответствующим лечением, есть вероятность, что пациенту может не стать лучше во время ЭКМО. Врачи будут ежедневно информировать родственников о состоянии пациента. Если все возможное для того, чтобы помочь пациенту, было сделано, но пациент не поправляется или даже ухудшается, врачи подробно обсудят возможные варианты с родственниками.

Некоторым пациентам, сердце и/или легкие которых не могут восстановиться, может потребоваться трансплантация этих органов или имплантируемое устройство для длительной механической поддержки сердца (искусственный желудочек сердца – VAD).

Что ожидать после ЭКМО

Когда будет принято решение отключить пациента от ECMO, то канюли удалят. Иногда для этого может потребоваться операция, которая будет выполняться в операционной. В других случаях (обычно для ВВ ЭКМО и реже для ВА ЭКМО) канюли могут быть удалены без операции в отделении реанимации и интенсивной терапии. Для предотвращения кровотечения из мест установки канюль после их удаления наложат швы и повязки.

До тех пор, пока пациент не сможет дышать самостоятельно, он/она останется на аппарате ИВЛ. Постепенно легкие пациента начнут работать лучше, и реаниматологи смогут уменьшить параметры аппарата ИВЛ. После того, как эти параметры станут совсем низкими, и пациент сможет дышать самостоятельно, ИВЛ будет прекращена.

Даже когда пациент будет отключен от ЭКМО и ИВЛ, потребуется еще некоторое время, прежде чем пациент отправится домой. Пациент должен иметь стабильные хорошие функции сердца и легких, быть в состоянии самостоятельно есть. Для возвращения к нормальной повседневной жизни пациентам могут потребоваться несколько дней или недель, так как пребывание в постели в течение длительного времени может сделать их мышцы очень слабыми, и необходимо время для их восстановления.

Роль семьи во время ECMO

Большинство членов семьи чувствуют себя более комфортно, когда они могут «сделать что-нибудь» для своего любимого человека, и есть много простых вещей, которые вы можете сделать, чтобы помочь процессу выздоровления. Пожалуйста, сначала проконсультируйтесь с персоналом, чтобы узнать, как безопасно касаться или разговаривать с пациентом.

Словарь терминов

ACT (Activated Clotting Time (эй-си-ти) – время активированного свертывания (ВАС): тест, который измеряет, сколько секунд требуется для образования сгустка крови.

ECLS: Экстракорпоральная поддержка жизни: другое название для ЭКМО.

Антибиотик: препарат, который убивает бактерии или микробы. Используется для предотвращения или лечения инфекции.

Аорта: большая артерия, которая переносит насыщенную кислородом кровь от сердца ко всему организму.

Аппарат искусственной вентиляции легких (ИВЛ): аппарат для дыхания, который доставляет воздух в легкие пациента через эндотрахеальную или трахеостомическую трубку. Также называется респиратор или вентилятор.

АПТВ: частичное тромбопластиновое время: тест, который измеряет функцию свертывания плазмы крови

Артерия: кровеносного сосуда, который переносят насыщенную кислородом кровь органам и тканям тела.

Бронхоскопия: процедура визуализации и исследования бронхов легких с помощью волоконно-оптической камеры. Образцы ткани и мокроты могут быть отправлены в лабораторию для тестирования.

ВА ЭКМО (ВеноАртериальная ЭКМО, VA ECMO): тип ЭКМО, при котором кровь забирается из вены, насыщается кислородом и возвращается в организм через артерию. Этот тип может использоваться для поддержки сердца и легких.

ВВ ЭКМО: (вено-венозная ЭКМО, VV ECMO): тип ЭКМО, при котором кровь забирается из вены, насыщается кислородом и возвращается в вену. Этот тип используется, когда в поддержке нуждаются только легкие.

Внутричерепное или внутрижелудочковое кровоизлияние: кровотечение в мозг или вокруг него. Это очень опасное потенциальное осложнение ЭКМО. Его можно увидеть на УЗИ или на КТ.

Гемофильтрация и гемодиализ: искусственная почка, которая может быть использована для удаления дополнительной жидкости и шлаков, которые не могут удалить почки пациента. Подключается в контур ЭКМО.

Гепарин: препарат, который предотвращает свертывание крови.

Деканюляция: процесс удаления канюль из кровеносных сосудов. Этот процесс может быть выполнен в отделении реанимации и интенсивной терапии, либо в операционной.

Дренаж грудной клетки: трубка, которая помещается через стенку грудной клетки в пространство между легким и грудной стенкой для удаления воздуха или жидкости. Используется для лечения спавшегося легкого (пневмоторакса) или для удаления жидкости/крови.

Искусственный желудочек сердца ( ventricle assist device (VAD): это устройство, которое помогает левому желудочку сердца, пока пациент ждет трансплантации сердца.

Канюли: пластиковые устройства, которые помещают в кровеносные сосуды для забора крови из тела в контур ЭКМО и возврата обратно.

Канюляция: процесс установки канюль в кровеносные сосуды. Этот процесс может быть выполнен хирургически (через разрез) или пункционно (проведением иглы через кожу в сосуд).

Катетеризация сердца: процедура, при которой маленький катетер помещается в вену или артерию и продвигается до сердца, чтобы посмотреть на функцию сердца под рентгеном.

Команда ЭКМО: в состав команды входят специализированные перфузиологи, реаниматологи, хирурги, медсестры.

КТ – компьютерная томография: сложный рентген, обычно головного мозга или грудной клетки, который позволяет искать кровотечение или другие проблемы.

Мембранный оксигенатор: специальное устройство с мембраной, которая удаляет углекислый газ из крови и заменяет его кислородом. Синоним «искусственное легкое».

МРТ: использование магнитного поля для визуализации мозга или других частей тела.

Острый респираторный дистресс-синдром (ОРДС, Acute Respiratory Distress Syndrome – ARDS): состояние, при котором легкие повреждены и не позволяют кислороду проникать в кровь.

Отключение ЭКМО: процесс, при котором экстракорпоральная поддержка медленно снижается по мере того, как пациенту становится лучше. Этот термин может использоваться для обозначения снижения скорости кровотока аппарата ECMO или подачи кислорода.

Пневмоторакс: утечка воздуха из легких в пространство между легкими и грудной стенкой.

Поток (скорость) ЭКМО: измеряет, сколько крови прокачивается по контуру ECMO для поддержки пациента.

Пробное отключение: период, когда поддержка ЭКМО временно прекращается или снижается до минимума, чтобы оценить функцию сердца и/или легких. Если пациент при этом будет находиться в стабильно хорошем состоянии, то ECMO может быть прекращена.

Рентген грудной клетки: рентгеновский снимок для оценки легких и сердца.

Сонная (каротидная) артерия: большая артерия в области шеи, которая переносит кровь из сердца в мозг.

Терморегулирующее устройство: специальное устройство, которое соединено с мембранным оксигенатором и согревает/охлаждает кровь до того, как она будет возвращена обратно пациенту.

Трахеостома: трубка, которая помещается прямо в трахею через переднюю поверхность шеи и ведет к легким. Эта трубка заменяет эндотрахеальную трубку. Трахеостомическая трубка помогает защитить гортань и снижает риск заражения легких микробами изо рта.

Тромбоциты: мелкие частицы в крови, которые помогают в свертывании крови.

ТЭГ (тромбоэластография): тест, который определяет функционирование свертывающей и противосвертывающей системы крови.

Углекислый газ (CO₂): этот газ является одним из отходов организма, который удаляется легкими.

Центрифужный насос: «искусственное сердце» в аппарате ЭКМО – устройство, которое прокачивает кровь через контур, а затем возвращает ее пациенту.

ЭКМО (экстракорпоральная мембранная оксигенация): процедура поддержки жизни, при которой кровь забирается из организма, проходит через оксигенатор (искусственные легкие), где удаляется углекислый газ и добавляется кислород, согревается и возвращается обратно в организм. Эта процедура позволяет поддерживать организм насыщенной кислородом кровью вместо собственного сердца и легких пациента.

Экстракорпоральная сердечно-легочная реанимация (ЭСЛР, extracorporeal cardio- pulmonary resuscitation (E-CPR): чрезвычайная экстренная ЭКМО для пациентов с остановкой сердца.

Эндотрахеальная трубка: трубка, которая помещается в рот/нос и ведет в легкие, чтобы помочь дышать и защищать дыхательные пути пациента.

Эхокардиография: ультразвук, который позволяет видеть и оценивать функцию сердца.

ЭЭГ (электроэнцефалограмма): отслеживание электрической активности головного мозга. Электроды (провода) помещаются на голову в нескольких местах.

Источник