Механизм действия
Альвеолярная вентиляция осуществляется при прохождении воздушной смеси из атмосферы в альвеолы. Она возможна только при наличии градиента давления между атмосферой и альвеолами. Данный градиент давления (∆Р) пропорционален величине ламинарного потока (FL) и квадрату турбулентного потока (FT):
∆P=K1(FL)+K2(FT)2,
где: К1 — константа, зависимая от потока; к2 — константа, зависимая от плотности газа.

При данных размерах дыхательных путей турбулентный поток имеет значительно большее сопротивление по сравнению с ламинарным. По сравнению с кислородноазотными смесями, гелиокс позволяет поддерживать ламинарность потока при значительном повышении его скорости.

В этом плане важным показателем является число Рейнольдса, которое представляет собой отношение кинетических и вязкостных сил, воздействующих на струю газа, и определяющее, будет ли в трубе поток ламинарным или турбулентным:

Re=2rvd/μ

где Re — число Рейнольдса, r — радиус воздухоносных путей, V — линейная скорость газа, d — плотность газа, μ — вязкость газа.
Теоретически турбулентность имеет место, когда не превышает 2000. Однако даже при низком потоке движение воздуха в трахее носит турбулентный характер за счет препятствий на уровне гортани и неровностей поверхности из- за хрящевых полуколец. В трахее, при потоке воздуха всего лишь 20 л в минуту, когда Re равно 1650, уже начинают появляться завихрения. В условиях усиления потока в трахее и главных бронхах Re колеблется от 2100 до 2500, и турбулентность потока возрастает критически. Также несомненно, что сгустки слизи на стенках бронхов и гетерогенная бронхоконстрикция при обострении обструктивных заболеваний легких еще больше увеличивают сопротивление в дыхательных путях. При замене азота на Не из-за меньшей плотности Re может снижаться почти в 4 раза, ведя к изменению турбулентного потока на ламинарный.
Таким образом, дыхание гелиоксом приводит к следующим эффектам на поток: 1) уменьшению числа Рейнольдса и созданию благоприятных условий для ламинарного потока, а для генерации ламинарного потока требуется более низкий градиент движущего давления; 2) в турбулентных условиях к снижению константы к2, зависимой от плотности газа, т.е. градиент движущего давления, необходимый для генерации данного потока также будет ниже.
В свою очередь снижение ∆P приводит к уменьшению сопротивления потоку в дыхательных путях, что ведет к снижению резистивной работы дыхания и уменьшению утомления дыхательной мускулатуры. Снижение экспираторного бронхиального сопротивления обеспечивает более полную эвакуацию воздуха из альвеол и уменьшает гиперинфляцию легких, что также сопровождается снижением работы дыхания. Снижение сопротивления дыханию ведет к уменьшению перепадов внутригрудного давления и к коррекции гемодинамических нарушений.
Другим механизмом действия гелиокса является улучшение коллатеральной вентиляции, более равномерное распределение вентиляции (уменьшение феномена "pendelluft"). Наконец, в условиях дыхания гелиоксом СO2 диффундирует в 5 раз быстрее по сравнению с кислородно-воздушной смесью.

Фармакокинетика
Практически не растворим в биологических жидкостях и метаболически нейтрален. Кинетика второго компонента гелиокса — O2 — не отличается от таковой при ингаляции кислородно-азотной смеси.

Место в терапии
Гелиокс назначают при тяжелых обструктивных заболеваниях как верхних (гортань, трахея), так и нижних дыхательных путей. Метод широко используется не только у взрослых, но и в детской практике. Гелиокс нашел применение при следующих заболеваниях:

1. Тяжелое обострение бронхиальной астмы: терапия гелиоксом приводит к снижению диспноэ, парадоксального пульса, гиперкапнии, повышению пиковых инспираторного и экспираторного потоков и уменьшению гиперинфляции легких. Использование гелиокса во время механической вентиляции легких у больных с астматическим статусом позволяет уменьшить респираторный ацидоз и улучшить механику дыхания.
2. Острая дыхательная недостаточность у больных с обострением ХОБЛ: гелиокс приводит к уменьшению работы дыхания и дыхательного усилия, продукции СO2 и снижению уровня РаСO2, уменьшению диспноэ. У ряда больных гелиокс позволяет избежать интубации трахеи и, возможно, снижает летальность. Получены данные о возможности комбинированного использования гелиокса и неинвазивной вентиляции у таких больных.
3. Постэкстубационный стридор: терапия гелиоксом снижает работу дыхания и дыхательное усилие, улучшает дыхательный комфорт, снижает риск повторной интубации трахеи (данные получены у детей).
4. Круп у детей: терапия гелиоксом по своему эффекту практически не отличается от терапии небулизиованным рацемическим эпинефрином (наблюдается сходное улучшение симптомов, SаO2, снижение пульса и частоты дыхания).
5. Вирусный бронхиолит у детей: гелиокс уменьшает симптомы заболевания, снижает диспноэ и работу дыхания, у некоторых больных позволяет избежать интубации трахеи и проведения механической вентиляции.
6. Острый респираторный дистресс-синдром новорожденных: использование гелиокса у интубированных больных приводит к улучшению оксигенации, снижению среднего давления в дыхательных путях, сокращению числа дней механической вентиляции и частоты развития бронхолегочной дисплазии.
7. Доставка аэрозоля: использование гелиокса в качестве рабочего газа позволяет улучшить доставку небулизированных лекарственных средств в дыхательные пути и повысить депозицию лекарственных средств.

Показания к применению гелиокса:

1. обструктивные заболевания дыхательных путей;
2. ЧДД (частота дыхательных движений) > 25/мин;
3. выраженное диспноэ, ортопноэ;
4. значительное повышение работы дыхания, участие в дыхании вспомогательных мышц;
5. SаO2 < 90%, РаO2 < 60 мм рт. ст.

Противопоказания и предостережения

1. Остановка дыхания.
2. Нестабильная гемодинамика, потребность в вазопрессорах.
3. РаO2 < 45 мм рт. ст., потребность в кислородотерапии с FiO2 > 40 %.
4. РаСO2 > 75 мм рт. ст., pH < 7,25.

Особые указания

Беременность и кормление грудью
Безопасность использования гелиокса при беременности соответствует категории С. Специальных исследований безопасности гелиокса у беременных женщин и женщин в период лактации не проводилось.
Гелиокс широко применялся у пожилых больных ХОБЛ, особенностей не выявлено.

Нарушение функции печени
Использование гелиокса безопасно при нарушении функции печени.

Нарушение функции почек
Использование гелиокса безопасно при нарушении функции почек.

Побочные эффекты

1. Гипоксемия при низком содержании
2. в смеси.
3. Изменение тембра голоса ("голос Дональда Дака").

Взаимодействия
Не является инертным газом, не вступает в реакции с другими газами или лекарственными средствами.

Рисунок 3. Соотношение плотности и вязкости кислородно-гелиевых смесей и кислородно-воздушных смесей к воздуху при разных значениях FiO2