Химико.токсикологическое исследование кинетики алкоголя в крови, выдыхаемом воздухе, слюне и моче (к медицинскому освидетельствованию на состояние опьянения)

Publication in electronic media: 30.04.2011 under http://journal.forens-lit.ru/node/246

---

На правах рукописи

БАРИНСКАЯ Татьяна Оскаровна

14.04.02. - фармацевтическая химия, фармакогнозия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата фармацевтических наук

Москва, 2011

Работа выполнена в ФГУ «Российский центр судебно-медицинской экспертизы Минздравсоцразвития России»

Научный руководитель:
доктор фармацевтических наук, профессор Саломатин Евгений Михайлович

Официальные оппоненты:
доктор фармацевтических наук, профессор Берлянд Александр Семенович
кандидат фармацевтических наук Белова Мария Владимировна

Ведущая организация:
ГОУ ВПО Министерства здравоохранения и социального развития РФ «Ярославская государственная медицинская академия»

Защита диссертации состоится 21 марта 2011 г. в 14⁰⁰ часов на заседании Диссертационного Совета Д.208.040.09 при Московском Медицинском Университете имени И.М.Сеченова по адресу: 119991, г. Москва, ул. Трубецкая, д. 8, строение 1, НИЦ.

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной Научной Медицинской Библиотеке ММУ имени И.М.Сеченова по адресу: 117998, г. Москва, Нахимовский проспект, 49.

Автореферат разослан 14 февраля 2011 г.

Ученый секретарь Диссертационного Совета, доктор фармацевтических наук, профессор Наталья Петровна Садчикова

Общая характеристика работы

Актуальность темы

Российское законодательство предусматривает ряд наказуемых деяний, совершенных в состоянии опьянения, перечисленных в статьях 6.10, 12.8, 20.20, 20.21 Кодекса об административных правонарушениях (КоАП) и в статье 81 Трудового кодекса РФ. Для доказательства наличия состояния опьянения в КоАП предусмотрены процедуры освидетельствования на состояние алкогольного опьянения и медицинского освидетельствования на состояние опьянения (далее – освидетельствования и медицинского освидетельствования).

Согласно международному соглашению («Конвенция о дорожном движении». Вена, 8.11.1968 г. с поправками от 01.05.1971 г., в СССР вступила в силу 07.06.1979 г.), диагноз «алкогольное опьянение» выносится при превышении установленного предела допустимой концентрации алкоголя в выдыхаемом воздухе (ВВ) или крови независимо от наличия или отсутствия клинической симптоматики. В связи с этим особые требования предъявляются к качеству измерительной техники и методике анализа.

В процессе освидетельствования и зачастую следующего за ним медицинского освидетельствования анализ ВВ производится по меньшей мере три раза. Поскольку острая алкогольная интоксикация развивается во времени, временной фактор играет первостепенную роль в диагностике. Однако если освидетельствование на состояния опьянения производится уполномоченным сотрудником то медицинское освидетельствование неизбежно отделено от события правонарушения на неопределенный срок, причем временные границы возможной отсрочки законом не установлены. Изучение кинетических характеристик этанола позволяет определить временной интервал, в течение которого вынесенное при медицинском освидетельствовании заключение можно было бы отнести к событию правонарушения. Такой вопрос нередко в момент задержания (т.е., события правонарушения), ставится органами дознания перед судебно-медицинским экспертом или врачом-наркологом. С другой стороны, при получении трех (или более) результатов анализов, полученных в разное время, возникает проблема их адекватной трактовки, что также приводит к необходимости знания кинетики этанола.

Вышесказанное определило цель и задачи настоящего исследования.

Цель исследования

Исследование кинетики этанола в выдыхаемом воздухе, венозной крови, капиллярной крови, слюне и моче для усовершенствования диагностики алкогольного опьянения с учетом фактора времени применительно к практике медицинского освидетельствования.

Задачи исследования

1. Определить концентрационные соотношения этанола в доступных биосредах: ВВ, венозной крови (ВК), капиллярной крови (КК), слюне и моче в один и тот же момент времени в течение фаз абсорбции, распределения и элиминации с целью диагностики кинетической фазы этанола в момент исследования и изучения возможности замены биообъектов без снижения достоверности расчетов.
2. Уточнить групповые средние величины скорости снижения концентрации этанола в фазе элиминации (β₆₀) и кажущегося объема распределения (V_d) и определить границы их доверительного интервала с целью повышения достоверности расчетов по уравнению Видмарка.
3. Изучить характер распределения этанола, выбрать оптимальную токсико-кинетическую (ТК)-модель и определить величину ошибки расчетов по уравнению Видмарка, связанной с неадекватностью модели.
4. Выяснить, действительно ли факторы β₆₀ и V_d постоянны (при одних и тех же внешних условиях) для каждого индивида и, если нет, определить границы их вариаций.
5. Определить степень стабильности уровня этанола в крови при хранении образцов.

Научная новизна исследования

1. Впервые показано соответствие кинетики этанола в фазе абсорбции уравнению Михаэлиса-Ментен.
2. Определены временные границы фазы распределения.
3. Доказано, что известные половые различия в ТК-параметрах имеют место только у мужчин молодого возраста и женщин широкого возрастного диапазона; между мужчинами зрелого возраста и женщинами различия в отношении токсико-кинетических параметров отсутствуют.
4. Впервые определено соотношение UAC/BrAC и его изменение в зависимости от кинетической фазы этанола в ВВ в эксперименте и при медицинском освидетельствовании.
5. Определены метрологические характеристики алкилнитритного метода газовой хроматографии, уточнены корректирующие факторы для крови и мочи, определен корректирующий фактор для слюны; доказано отсутствие существенного снижения концентрации этанола при хранении образцов крови и слюны.

Практическая значимость работы

Создана компьютерная программа, позволяющая аппроксимировать экспериментальные данные методом наименьших квадратов согласно 6 токсико-кинетическим моделям, рассчитывать токсико-кинетические параметры и определять концентрацию в заданные моменты.

Предложен алгоритм расчета, позволяющий определить время приема алкоголя, на основе определения концентрационных и временных границ линейного участка кинетической кривой этанола в фазе абсорбции.

В целях оценки достоверности полученных результатов предложен способ расчета возможной концентрации этанола в моче при его отсутствии в ВВ.

Внедрение результатов работы в практику

Материал диссертации использован в Пособии для врачей - судебно-медицинских экспертов, судебно-медицинских экспертов-химиков, других специалистов профильных профессий «Изучение корреляционной зависимости содержания этилового алкоголя в крови, моче и выдыхаемом воздухе» (Москва, 2005 г.) Результаты исследований использованы при метрологической аттестации Методики выполнения измерений массовой концентрации этанола в цельной крови, моче и слюне Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Свидетельство об аттестации № 56-10, номер в Федеральном реестре методик измерений ФР.1.31.2010.07799). Данная методика внедрена в практику работы Химико-токсикологической лабораторий (ХТЛ) ГУЗ «Наркологическая клиническая больница № 17 ДЗ г. Москвы» (НКБ № 17), «Ярославская областная клиническая наркологическая больница», «Мурманский областной наркологический диспансер», клинико-диагностической лаборатории ГУЗ «Тульский областной наркологический диспансер № 1», экспертного отдела ФГУ «Российский центр судебно-медицинской экспертизы Минздравсоцразвития России» (РЦСМЭ Росздрава), что подтверждается соответствующими Актами внедрения.

Апробация диссертации

Апробация работы проведена на конференции Конференции лаборатории судебно-химических и химико-токсикологических исследований, однопрофильного экспертного отделения ФГУ «РЦСМЭ Росздрава» и ХТЛ НКБ № 17 21.10.2010 г. Основные результаты и положения работы были доложены на научно-практической конференции врачей химико-токсикологических лабораторий и судебно-медицинских экспертов (Тула, сентябрь 2004 г.), итоговой научной конференции РЦСМЭ Росздрава (17 – 18 ноября 2005 г., Москва), 4-й Международной конференции «Биологические основы индивидуальной чувствительности к психотропным средствам» (13 – 16 марта 2006 г., Московская область), Всероссийской научно-практической конференции, посвященной памяти профессора Ю.М. Кубицкого (31 октября – 01 ноября 2007 г., Москва), Всероссийском совещании судебно-медицинских экспертов по применению правил и медицинских критериев определения степени тяжести вреда, причиненного здоровью человека и итоговой научно-практической конференции РЦСМЭ Росздрава, посвященной памяти А.Ф.Рубцова (2008 г., Москва), научно-практической конференции памяти Е. А. Симонова (2010, Москва), на II Международной научно-практической конференции «Аналитическая токсикология, перспективы и современные тенденции развития» (Москва, 2010).

Связь задач исследования с проблемным планом

Диссертационная работа является частью исследований в рамках отраслевой научно-исследовательской Программы «Совершенствование методов судебно-химического и химико-токсикологического исследования токсических веществ в биологическом материале. Алкоголь», запланированной отделом химико-токсикологических, судебно-химических научных и экспертных исследований ФГУ «РЦСМЭ Росздрава» на 2005 – 2010 гг., номер Государственной регистрации 01.9.009 61795. Тема диссертации утверждена на ученом совете 25.05.2006 г., протокол № 3.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 15 печатных работ, в том числе 6 в рецензируемых изданиях, включенных в перечень ВАК, и 1 – в сборнике «Внелабораторный химический анализ» под ред. Ю.А. Золотова.

Положения, выносимые на защиту

1. Распределение этанола соответствует двухкамерной модели. Абсорбция этанола с наименьшей погрешностью описывается уравнением Михаэлиса-Ментен.
2. У молодых мужчин скорость снижения уровня этанола в фазе элиминации достоверно ниже, чем у мужчин среднего возраста и женщин широкого возрастного диапазона. У мужчин среднего возраста и женщин эти параметры очень близки.
3. Использование при ретроградном расчете концентрации параметров Видмарка приводит к завышению результатов у юношей.
4. Получено токсико-кинетическое доказательство того, что коэффициент соответствия концентрации этанола в ВВ его уровню в альвеолярной крови равен 2100. Лица, которым диагноз выносится на основании анализа выдыхаемого воздуха, имеют преимущество перед теми, которым диагноз выносится на основании анализа венозной крови.
5. Концентрация этанола в выдыхаемом воздухе пропорциональна его уровню в слюне независимо от кинетической фазы.
6. Хранение образцов крови без консерванта при +4°C в течение 2 месяцев при соблюдении правил хранения приводит к незначительному снижению уровня этанола – на 5 – 6% исходной величины.
7. Поправочные коэффициенты (множители) для измерения концентрации этанола в биосредах алкилнитритным методом газовой хроматографии составляют: 0,81, 0,99 и 1,02 для крови, мочи и слюны, соответственно.

Структура и объем диссертации

Диссертация изложена на 164 страницах компьютерного текста в формате «Word», размер шрифта 14, включающего 53 таблицы и 29 рисунков, и снабжена 22 приложениями (22 таблицы и 6 рисунков). Диссертация состоит из введения, 5 глав и выводов. Список литературы содержит научных 183 источника, в том числе 160 – на английском языке, и 8 ссылок на нормативные документы.

Содержание работы

Объекты и методы

Объектами исследования были образцы ВВ, слюны, ВК, КК и мочи здоровых мужчин и женщин в возрасте 19 – 30 лет (группы М1 и Ж1, соответственно) и 31 – 50 лет (группы М2 и Ж1, соответственно), полученные через 20, 40, 60, 120, 180, 240 и 300 минут после приема натощак (в течение 1 – 3 минут) 20 об.%-го раствора этанола в газированной (доза 0,8 г/кг массы тела).

Концентрация этанола в ВВ определялась приборами Alco-Sensor IV и Lion Alcolmeter SD-400, а в жидких средах – алкилнитритным парофазным методом газовой хроматографии. Определена его систематическая погрешность при определении этанола в биосредах при калибровке по водным растворам, корректируемая множителями: 0,81; 0,99 для крови и мочи (вместо 0,95 и 1,05, как считалось ранее) и 1,02 для слюны. Доверительные интервалы средних при двукратном анализе образцов в условиях повторяемости составили: 2,1% для мочи и слюны и 2,75% - для крови (P=95%).

Для расчета ТК-параметров была избрана математическая модель, сопровождавшаяся наименьшей по сравнению с 5-ю другими моделями погрешностью аппроксимации экспериментальных ККЭ (SD 0,007 – 0,019 г/л) - двухкамерная с абсорбцией по Михаэлису-Ментен и элиминацией из центральной камеры по Видмарку:

Основные результаты и обсуждение

Фаза абсорбции. Абсорбция этанола с наименьшей погрешностью описывается уравнением Михаэлиса-Ментен. Определено время, в течение которого абсорбция сохраняет относительно прямолинейный характер (7±5 мин для ВВ), и концентрация этанола, которая достигается в этот момент (0,27±0,05 мг/л). Сформулирован алгоритм расчета возможного времени приема алкоголя при медицинском освидетельствовании в течение фазы абсорбции, имеющий целью выявление аналитических ошибок или фальсификации результатов. t_max в ВВ у всех групп составляет 47±25 мин, а в ВК у всех групп, кроме группы Ж1, - 61±26 мин, что полностью соответствует литературным данным, тогда как в этой последней группе фаза абсорбции длится до 2 ч (94±31 мин).

Фаза распределения. Практически у всех испытуемых показано наличие фазы распределения, т.е. такого участка ККЭ после достижения максимальной концентрации, на котором скорость снижения уровня этанола (β’₆₀) отличается в большую или меньшую сторону от скорости после достижения концентрационного равновесия, т.е. в фазе элиминации (β₆₀). Средние для групп значения разности скоростей, равные или близкие нулю, объясняют отсутствие фазы распределения на суммарных ККЭ, построенных по средне-групповым концентрациям. Такие кривые идеально соответствуют ТК-модели Видмарка, но не соответствуют 89% реальных ККЭ.

Введение параметра ВР, равного (β’₆₀-β₆₀)x(t_β-t_max)x60, позволило рассчитать максимально возможную величину ошибки экстраполяции на этот период. Средне-групповые значения ВР для всех биосред, кроме ВК, свидетельствуют о занижении результатов, однако, максимальная полученная величина для ВВ достигла +10%; в ВК у женщин среднее значение ВР положительно (3±6% при крайнем значении +12%), что свидетельствует о завышении результата.

Во избежание ошибок в расчетах концентрации, имеющих юридические последствия, мы предлагаем исключить из расчета не только период фазы абсорбции, как это принято в мировой практике, но и период фазы распределения. С этой целью было введено понятие «начало фазы элиминации» (t_β), позволившее определить временные границы фазы распределения (t_β – t_max). Момент t_β, являющийся суммой времен фаз абсорбции и распределения, определяет период, который следует исключать при ретроградной экстраполяции. Для ВВ он составляет у всех испытуемых 86±50 мин, в ВК – 99±48 мин у мужчин и женщин группы Ж2, а у группы Ж1 – 165±62 мин.

С показателем ВР тесно связано соотношение C_max/C₀ (r=0,91 – 0,96 для разных биосред). В настоящее время при ответе на вопрос о возможной максимальной концентрации этанола после приема определенной дозы вычисляют показатель C₀, тогда как в реальности эта величина достигается далеко не всегда. Мы предлагаем учитывать, что в ВВ у всех групп и в ВК максимальная концентрация этанола достигает 94±14% от C₀, а в ВК – 91±15% у мужчин и– 80±11% у женщин.

Наличие фазы распределения, как правило, является признаком двухкамерного характера кинетики. Главным количественным критерием влияния периферической камеры является «остаток» - разность концентраций в периферической и центральной камерах в условиях концентрационного равновесия (в % от концентрации в центральной камере). Средняя величина «остатка» составляет около 4±2%, максимальная наблюдаемая величина - 10,7% (ВВ), что свидетельствует о небольшой асимметрии распределения. Поскольку в практике освидетельствования все расчеты концентрации и (или) дозы производятся исходя из предположения о соответствии кинетики этанола однокамерной модели, определена погрешность таких расчетов за счет неадекватности модели, которая составляет в среднем -3±3% при крайних наблюдаемых значениях -10 - +3%.

Скорость снижения концентрации в фазе элиминации – β₆₀ – определяется как средняя скорость на участке кривой от момента t_β до момента t₀. Величина параметра β₆₀ неодинакова в разных биосредах (табл. 1). Особо важную роль играет определение величины этого показателя для ВВ, поскольку при медицинском освидетельствовании анализируется ВВ, тогда как при ретроградных расчетах концентрации этанола в ВВ используются среднестатистические величины β₆₀, определенные для крови. Метод Стьюдента для сопряженных пар показал, что из К/В(2100) и КК этанол элиминируется с одинаковой скоростью, а из ВК – на 0,02±0,01 г/л*ч медленнее (p

Табл. 1. Скорость снижения концентрации этанола в биосредах в фазе элиминации (β₆₀) у разных групп испытуемых

Группа	Ст. пар.	ВВ	К/В 2100	К/В 2300	Слюна	КК	ВК	Моча
		мг/л*ч			г/л*ч
М1	n	21	21	21	16	8	12	8
		-0.07	-0,14	-0,15	-0,16	-0,13	-0,12	-0,18
	SD	0,02	0,03	0,04	0,02	0,02	0,03	0,03
		0,03	0,07	0,07	0,05	0,05	0,06	0,07
	CV	23%	23%	23%	13%	17%	22%	17%
М1+Ж	n	28	28	28	26	20	23	25
		-0,08	-0,17	-0,19	-0,19	-0,15	-0,15	-0,22
	SD	0,02	0,03	0,04	0,04	0,03	0,03	0,06
		0,03	0,07	0,08	0,09	0,06	0,06	0,12
	CV	20%	20%	20%	22%	19%	20%	27%
|Max|		-0,23		-0,25	-0,29	-0,21	-0,20	-0,33
|Min|		-0,07		-0,07	-0,12	-0,10	-0,08	-0,13

Величина β₆₀ в крови у всех групп, кроме М1, близка полученной Видмарком, тогда как в этой последней группе – существенно ниже. В других биосредах у всех групп, кроме М1 β₆₀ выше 0,16 г/л*ч. В связи с этим ретроградный расчет концентрации с использованием β₆₀ Видмарка у юношей приводит к завышению концентрации в ВВ на 11±21%, а в ВК на 39±32%. Использование групповой средней величины β₆₀ существенно снижает риск ошибки: в ВК, например, она составляет в этом случае 4±24%, однако широкий доверительный интервал средней делает этот способ расчета неудобным для практического использования. Индивидуальная изменчивость параметра β₆₀ составляет 22%, и величина SD средне-групповых ошибок в расчете концентрации близка этому значению. Кроме того, β₆₀ – единственный из токсико-кинетических параметров, индивидуальная изменчивость которого не превышает динамическую (внутри-индивидуальную), иными словами, она не является постоянной индивидуальной характеристикой, поэтому замена расчетов с использованием средне-групповых величин модельным экспериментом с участием освидетельствуемого, воспроизводящим условия приема алкоголя перед происшествием, на является надежным методом определения концентрации этанола во время правонарушения.

Другой компонент уравнения Видмарка - V_d, напротив, обнаруживает относительное индивидуальное постоянство, колеблясь от опыта к опыту в среднем на 6 - 8% при индивидуальной изменчивости 14 - 17%. Поэтому этот показатель используется не только для расчетов принятой дозы, но и для определения TBW (метод разведения индикаторов).

Для оценки адекватности результатов, полученных методом токсико-кинетического моделирования, т.е. с помощью полученных значений V_d, были рассчитаны также величины TBW: TBW=V_d * C_W * ρ (л/кг), где ρ – плотность биосреды (1,055 для крови и 1,01 для слюны), а C_W – содержание воды в биосреде, л/кг (0,83 для крови и 0,99 для слюны). Средние значения TBW, полученные при анализе К/В(2100), слюны, КК и ВК у каждой группы испытуемых чрезвычайно близки между собой и результатам расчета с помощью антропометрических моделей, а также известным представлениям о содержании воды в теле человека (75 - 55% и ниже в зависимости от возраста), что позволяет сделать выводы: 1) об адекватности программной аппроксимации кинетических кривых; 2) о правильности абсолютных концентраций этанола в крови и слюне, определенных с применением коэффициентов 0,81 и 1,02, соответственно; 3) о возможности использования слюны на наряду с кровью для определения TBW, по крайней мере при разведении этанола в качестве индикатора; 4) о правильности соотношения ABAC/BrAC, равного 2100 (табл. 2). Средняя для всех испытуемых величина этого соотношения рассчитана согласно уравнению . Если для расчета TBW использовать эмпирическое соотношение VBAC/BrAC, равное 2300, значения V_d и TBW окажутся достоверно (p

Табл. 2. V_d и TBW, определенные фармакокинетическим методом при анализе разных биосред с использованием однокамерной и двухкамерной моделей и антропометрическими методами

*Антропометрические методы: 1 - Ватсон, 2 - Форреста, 3 – Сейдла и 4 – Ульриха

Сравнение двух ТК-моделей показало некоторое завышение результатов при применении 1КМ модели (в среднем для групп от 0,1 до 0,3 л/кг, или около 3% в отношении V_d, p>0,05), характерное для всех испытуемых независимо от характера распределения.

Половой диморфизм по признаку V_d и TBW характерен только для молодых мужчин и женщин: наиболее резкие различия в этих параметрах наблюдаются между группами М1 и Ж1 (p

С показателем V_d обратно коррелирует параметр AUC₀→t₀ (p

Соотношения концентраций этанола в биосредах. Полученное нами расположение ККЭ (рис. 4) соответствует данным обширной мировой литературы.

ККЭ в ВВ, ВК, КК и слюне. Взаимное расположение кинетических кривых этанола в ВВ и других биосредах зависит от выбранного коэффициента пересчета концентрации в ВВ на концентрацию в крови, т.е. соотношения BAC/BrAC. Как было показано выше, коэффициент 2100 физиологически обоснован и отражает уровень этанола в альвеолярной (а также артериальной) крови. Вследствие наличие артерио-венозной разности концентраций, зависящей от кинетической фазы, концентрации этанола в К/В(2100) превышают уровень в крови в фазе абсорбции, а в фазе элиминации, наоборот, концентрации в крови существенно превышают уровень в К/В(2100) (рис. 1). Поэтому лица, которым диагноз выносится в на фоне элиминации на основании анализа ВВ при коэффициенте 2100, имеют преимущество перед теми, у кого отбирается ВК. Среднее для фазы элиминации эмпирическое соотношение VBAC/BrAC равно 2400±349 (табл. 3), что соответствует обширным данным зарубежных источников. В интересах правосудия поэтому при выборе норм ПДК в двух биосредах следовало бы предусмотреть такой коэффициент преобразования, который максимально уравнивал бы условия вынесения диагноза независимо от анализируемой биосреды. В странах с низким ПДК (0,2 – 0,3 г/л) два значения ПДК – для ВВ и ВК – будут более соответствовать друг другу при коэффициенте 2400.

Рис. 1. Кинетические кривые этанола в биосредах (группа МЖ)

Табл. 3. Соотношения VBAC/BrAC

Однако соотношение VBAC/BrAC не остается постоянным даже в течение фазы элиминации, что является неизбежным следствием снижения абсолютных значений концентраций при сохранении постоянной разности между ними (табл. 3). Таким образом, поскольку в разных условиях освидетельствования приходится анализировать разные биосреды, единственным способом избежать зависимости результата от объекта и времени исследования является использование такой жидкой среды организма, в которой кинетическая кривая этанола совпадает с кривой в выдыхаемом воздухе.

Такими биосредами наряду с ВВ являются КК и слюна: ККЭ в ВВ, КК и слюне за исключением короткого периода абсорбции имеют идентичную форму (рис. 4), что предопределяет постоянство концентрационных соотношений в течение всего постабсорбционного периода: PBAC/BrAC= 2200±179; (SAC/1,19)/BrAC=2095±205 (n=245), где 1,19 - соотношение концентраций воды в (0,99/0,83). Таким образом, ККЭ в слюне практически повторяет ККЭ в К/В(2100) с поправкой на различное содержание воды в слюне и крови. Нормы ПДК для этих сред, определенные на основании указанных коэффициентов, позволили бы выносить диагноз, не зависящий как от вида анализируемой биосреды, так и от времени освидетельствования.

ККЭ в моче и других биосредах. Кинетическая кривая этанола в моче расположена с некоторым временным сдвигом относительно кривых в других биосредах. Широко известен факт преобладания концентраций этанола в крови над уровнем в моче в фазе абсорбции с реверсией соотношения в фазе элиминации, поэтому это соотношение принято использовать для диагностики кинетической фазы этанола в крови. Более детальный анализ кинетических кривых этанола в моче, однако, позволил сделать следующие выводы.

Соотношение UAC/BAC до 0,5 является признаком раннего периода фазы абсорбции, выше 0,5 и до 1,3 – фазы абсорбции вплоть до точки максимума, дальнейший рост соотношения до 1,5 характерен для фазы распределения и, наконец, индикатором фазы элиминации является коридор примерно от 1,4 до 1,5 для UAC/VBAC и 1,5 – 1,6 для UAC/PBAC (табл. 4, рис. 2). Стабильность соотношения UAC/PBAC в течение длительного интервала времени позволяет использовать его не только для диагностики фазы элиминации в целом, но и для расчета возможной концентрации этанола в крови в границах доверительного интервала по результату анализа мочи или наоборот. Динамика соотношений UAC/SAC полностью повторяет динамику UAC/BrAC(2100); после корректировки SAC с коэффициентом 1,19 соотношения практически совпадают.

Табл. 4. Соотношения концентраций этанола в моче и других биосредах

В последнем столбце приведены средние за указанный временной интервал±SD, в скобках – число сравниваемых пар (n).

Рис. 2. Соотношения концентраций этанола (по оси «y») в моче и других биосредах. Первые три вертикальные линии обозначают t_max, слева направо, соответственно, в ВВ, КК и ВК, вторые, аналогично расположенные, - t_β в этих средах. Граница кинетических фаз в слюне и КК совпадают. Пунктирной линией представлены литературные данные Haggard. H. W., Greenberg L., 1934

Соотношения UAC/BrAC(2100) (определены впервые) в фазе распределения и начале фазы элиминации совпадают с соотношениями UAC/BAC, в дальнейшем обнаруживают некоторую тенденцию к росту (кажущееся снижение соотношений в период 300 – 360 минут - результат исключения чрезвычайно высоких выскакивающих вариант) и могут служить для диагностики кинетической фазы (табл. 5). Эти результаты характерны для мочи, близкой к моче из мочеточников, поскольку получены в условиях регулярного опорожнения мочевого пузыря с известной периодичностью. Чтобы использовать их на практике, следовало бы отбирать у освидетельствуемых вторую порцию мочи, что возможно уже через 20 минут после первой. Современная процедура медицинского освидетельствования, однако, предусматривает анализ первой порции, уровень этанола в которой, как и в пузырной моче трупа, из-за эффекта накопления может не отражать уровень в других биосредах. В специальной серии экспериментов с естественной периодичностью мочеиспускания было показано, что в фазе элиминации соотношения UAC/BrAC(2100) достоверно превосходят полученные в эксперименте по основной схеме, составляя 1,95±0,26, и зависят от срока накопления мочи перед отбором образца. Точно такой же результат был получен при рассмотрении протоколов медицинского освидетельствования, включающих результаты анализов ВВ и мочи, после исключения соотношений, свидетельствующих о фазе абсорбции или распределения, т.н. для UAC/BrAC(2100)>1,5: 1,93±0,44 (n=32). Для более точной оценки соотношения, а также для оценки достоверности результатов анализа мочи при отсутствии этанола в ВВ, предложено измерение при медицинском освидетельствовании полного объема мочи и расчет времени, за которое она была накоплена, исходя из известных данный о скорости мочеобразования.

Общие выводы

1. Подтверждено ТК-методом, что коэффициент пропорциональности концентраций этанола в альвеолярной крови и ВВ равен 2100.

   Подтверждено, что среднее соотношение VBAC/BrAC=2400±349 в течение фазы элиминации (180 – 300 мин после приема алкоголя). Его рост на протяжении всей ККЭ исключает адекватность расчета VBAC по результатам анализа BrAC или наоборот.

   Установлено, что в течение постабсорбционного периода (60 – 300 мин после приема алкоголя) PBAC/BrAC=2200±179, SAC/BrAC=2494±244. Относительное постоянство этих соотношений в указанный период позволяет использовать КК и ВВ или слюну и ВВ в качестве взаимозаменяемых биосред для определения этанола при медицинском освидетельствовании.

   Показано, что соотношения UAC/BrAC и UAC/BAC≤0,5 являются признаком раннего периода фазы абсорбции, от 0,5 до 1,3 – фазы абсорбции вплоть до точки максимума, дальнейший рост соотношения до 1,5 характерен для фазы распределения, индикатором фазы элиминации является коридор 1,4 - 1,5 для UAC/VBAC, 1,5 – 1,55 для UAC/PBAC и 1,5 – 1,7 (1,6±0,3) для UAC/BrAC.

   Соотношение UAC/BrAC(2100) при медицинском освидетельствовании прямо зависит от длительности накопления мочи в мочевом пузыре. В фазе элиминации составляет 1,93±0,44 (n=32).

2. Получены значения β60 для разных поло-возрастных групп, которые у юношей составляют 0,07±0,031 мг/л*ч в ВВ и 0,12±0,06 г/л*ч в ВК, у женщин и мужчин зрелого возраста, соответственно 0,08±0,031 мг/л*ч и 0,15±0,061 г/л*ч. Поэтому расчет концентрации с применением указанной Видмарком величины β60 (0,16 г/л*ч) может привести к завышению результата у юношей в ВВ на величину более 50, а в ВК – >100% (P=0,95).

   Показано, что Vd у юношей (0,78±0,031 л/кг) и женщин (0,61±0,031 л/кг) выше, а у мужчин среднего возраста (0,64±0,041 л/кг) – совпадает со значениями Видмарка. Поэтому использование при расчете дозы параметров Видмарка приводит к занижению результатов у юношей и женщин. Продемонстрировано хорошее совпадение результатов при использовании для определения Vd антропометрических методов: Ульриха или Сейдла для юношей, Ватсон или Форреста – для остальных групп. Доказано, что половой диморфизм в отношении β60 и Vd связан с возрастными различиями этих параметров у мужчин. У женщин и мужчин среднего возраста величины этих параметров очень близки.

3. Доказано, что распределение этанола протекает в соответствии с 2КМ ТК-моделью, однако, влияние периферической камеры невелико: средняя ошибка за счет неадекватности модели при расчете концентрации и дозы по уравнению Видмарка составляет 3%. Расчет концентрации на момент, принадлежащей фазе распределения, может привести как к занижению, так и к завышению результата. Поэтому расчет не должен распространяться не только на фазу абсорбции, но и на фазу распределения этанола, а именно: в ВВ - на 2 ч, а в ВК - на 2,5 ч у мужчин широкого возрастного диапазона и женщин среднего возраста и на 3,5 часа у молодых женщин.

   Доказано, что оптимальной ТК-моделью для экзогенного этанола является модель с нелинейной абсорбцией, двухкамерным распределением и элиминацией из центральной камеры по Видмарку. При значениях ПДК, превышающих KM, эта модель, благодаря низкой погрешности аппроксимации, не превышающей погрешности средств измерения концентраций, может применяться для экстраполяции или прогнозирования уровня этанола для любого момента времени при медицинском освидетельствовании.

4. Показано, что все ТК-параметры варьируют в разной степени у одного индивида от опыта к опыту. Наиболее стабильным индивидуальным параметром является Vd (ДИ=7±5%), наименее – β60 (ДИ=20±20%).
5. Доказано, что при хранении образцов крови при +4°C без консерванта в течение 2 месяцев концентрация этанола снижается не более чем на 5±5%. Доверительный интервал двукратного определения в условиях воспроизводимости по фактору «время» составляет при этом ±9%.
6. Получены поправочные коэффициенты (множители) для измерения концентрации этанола в биосредах алкилнитритным методом газовой хроматографии составляют: 0,81 и 0,99 для крови и мочи, соответственно, вместо 0,95 и 1,05, как считалось ранее. Поправочный коэффициент для слюны равен 1,02.

Список опубликованных работ

1. Шаев А.И., Баринская Т.О., Саломатин Е.М., Морозов Ю.Е., Смирнов А.В. Изучение корреляционной зависимости содержания этилового алкоголя в крови, моче и выдыхаемом воздухе. Пособие для врачей - судебно-медицинских экспертов, судебно-медицинских экспертов-химиков, других специалистов профильных профессий. - М., 2005.
2. Баринская Т.О., Смирнов А.В., Саломатин Е.М., Шаев А.И., Морозов Ю.Е. Изучение корреляционной зависимости содержания этилового алкоголя в крови, моче и выдыхаемом воздухе и слюне // Материалы итоговой научной конференции РЦСМЭ, Москва, 17 – 18 ноября 2005 г., с. 80 – 82.
3. Баринская Т.О., Смирнов А.В., Саломатин Е.М., Шаев А.И. Кинетика этанола в биологических средах // Судебно-медицинская экспертиза. - 2006. - № 1. - С. 27 – 32.
4. Баринская Т.О., Смирнов А.В., Морозов Ю.Е, Саломатин Е.М., Шаев А.И. Кинетика этанола в биологических средах // Материалы 4-й Международной конференции «Биологические основы индивидуальной чувствительности к психотропным средствам», 13 – 16 марта 2006 г., «Подмосковье». - М., 2006. - С. 12 - 13.
5. Баринская Т.О., Смирнов А.В., Саломатин Е.М., Шаев А.И., Морозов Ю.Е. Кинетика этанола в биологических средах // Наркология. – 2007. - № 5. – С. 50 – 57.
6. Баринская Т.О., Смирнов А.В., Саломатин Е.М., Шаев А.И. Соотношения концентраций этанола в моче и крови после однократного приема алкоголя // Сб. материалов Всероссийской научно-практической конференции, посвященной памяти профессора Ю.М. Кубицкого «Современные проблемы медико-криминалистических, судебно-химических и химико-токсикологических экспертных исследований», Москва, 31 октября – 01 ноября 2007 г. - М., 2007. - С. 189 – 193.
7. Баринская Т.О., И.Е. Анисимова, Тюрин И.А., Смирнов А.В. Определение концентрации этанола в биосредах. Сравнение алкилнитритного и прямого парофазного без термостатирования методов. // Сб. материалов Всероссийской научно-практической конференции, посвященной памяти профессора Ю.М. Кубицкого «Современные проблемы медико-криминалистических, судебно-химических и химико-токсикологических экспертных исследований», Москва, 31 октября – 01 ноября 2007 г. - М., 2007. - С. 193 - 197.
8. Баринская Т.О., Смирнов А.В., Саломатин Е.М., Шаев А.И. Соотношения концентрации этанола в выдыхаемом воздухе и крови после однократного приема алкоголя // Наркология. – 2008. - № 1. – С. 33 – 40.
9. Баринская Т.О., Смирнов А.В., Саломатин Е.М., Шаев А.И. Соотношения концентрации этанола в выдыхаемом воздухе и крови после однократного приема алкоголя // Наркология. – 2009. - № 6. – С. 72 – 77.
10. Т.О. Баринская, А.В. Смирнов, Е.М. Саломатин, А.И. Шаев. Скорость элиминации этанола (β60, β-slope) у разных возрастных групп после приема умеренной и большой доз алкоголя // Судебно-медицинская экспертиза. - 2009. - № 5. - С. 23 – 27.
11. Т.О. Баринская, А.В. Смирнов, Е.М. Саломатин, А.И. Шаев. Сравнение скоростей элиминации (β60, β-slope) в разные периоды после приема алкоголя // Судебно-медицинская экспертиза. - 2009. - № 3. - С. 16 – 21.
12. Баринская Т.О., Смирнов А.В. Процедура медицинского освидетельствования на состояние опьянения в России и за рубежом // Вопросы наркологии. – 2009. - № 1. - с. 80 – 98.
13. Баринская Т.О., Смирнов А.В. Обнаружение этанола в выдыхаемом воздухе // В сб.: «Внелабораторный химический анализ» / Под ред. Ю.А. Золотова. - М.: Наука, 2009. - С. 344 – 365.
14. Е.С.Анушкина, Т.О.Баринская, А.И. Шаев, Е.М.Саломатин, Ю.Е.Морозов, А.В.Смирнов. Влияние сроков хранения крови в стандартных условиях на изменение содержания в ней этилового алкоголя // Материалы Всероссийского совещания судебно-медицинских экспертов по применению правил и медицинских критериев определения степени тяжести вреда, причиненного здоровью человека и итоговой научно-практической конференции РЦСМЭ памяти А.Ф.Рубцова. – М., 2008. - С. 212-217.
15. Т.О.Баринская, Т.В.Плетенева, О.А.Беседин, Е.А.Симонов. Программа для аппроксимации токсикокинетических кривых в соответствии с кинетикой 0-го порядка // Материалы Всероссийского совещания судебно-медицинских экспертов по применению правил и медицинских критериев определения степени тяжести вреда, причиненного здоровью человека и итоговой научно-практической конференции РЦСМЭ памяти А.Ф.Рубцова. – М., 2008. - С. 221-223.

Список сокращений и обозначений, использованных в Автореферате

1КМ, 2КМ – однокамерная, двухкамерная (модели).
ВВ – выдыхаемый воздух, КК и ВК – капиллярная и венозная кровь, соответственно.
К/В(2100) или К/В(2300) - кровь, концентрация этанола в которой рассчитывалась по результатам анализа выдыхаемого воздуха с указанием коэффициента пропорциональности: 2100 или 2300, соответственно.
ККЭ – кинетические(ая) кривые(ая) этанола.
ВР – «вес фазы распределения», % от Cmax.
tmax – время достижения максимальной концентрации этанола.
tβ, мин – начало фазы элиминации.
tSS, мин – момент формирования концентрационного равновесия между камерами.
Vd – кажущийся объем распределения.
CV,% - коэффициент вариаций (ОСКО).
D – доза принятого этанола, г/кг массы тела.
TBW – total body water – общее количество воды в организме, л/кг.
UAC, BrAC, BrAC(2100), SAC, BAC, PBAC, VBAC, ABAC – концентрации этанола в моче, ВВ, К/В(2100), слюне, крови, КК, ВК и АК, соответственно.

Баринская Т.О.
Химико-токсикологические исследование кинетики этанола в крови, выдыхаемом воздухе, слюне и моче (к медицинскому освидетельствованию на состояние опьянения)

Создана новая компьютерная программа «БАРБУС» для определения токсико(фармако)-кинетических параметров. Показано (впервые), что кинетика этанола в фазе абсорбции в большинстве случаев описывается уравнением Михаэлиса-Ментен.

Подтверждено соответствие кинетики этанола в постабсорбционный период двухкамерной токсико-кинетической модели. Рассчитана величина возможной ошибки ретроградной экстраполяции в случаях, когда расчет производится для момента, принадлежащего фазе распределения. Определены временные границы периода, который следует исключать при расчетах по уравнению Видмарка. Определены средние значения и доверительный интервал констант – β60 и r (Vd) для разных биосред и половозрастных групп. Показана возрастная зависимость половых различий токсико-кинетических параметров.

Определены соотношения концентраций этанола в биосредах; показан способ применения этих величин для диагностики кинетической фазы. Доказана нестабильность соотношения концентраций этанола в венозной крови и выдыхаемом воздухе, приводящая к неравенству условий освидетельствования согласно нормам ПДК в этих средах. Показана идентичность кинетических кривых и стабильность концентрационного коэффициента между выдыхаемым воздухом и слюной.

Предложены алгоритмы расчета времени приема алкоголя, если освидетельствование происходит на фоне абсорбции этанола, и максимального предела концентрации этанола в моче при его отсутствии в выдыхаемом воздухе, позволяющие выявить фальсификацию результатов.

Определены метрологические характеристики алкилнитритного метода измерений концентрации этанола в биосредах; уточнены корректирующие факторы (поправочные коэффициенты) для крои и мочи, определен аналогичный коэффициент для слюны. Доказано отсутствие существенного снижения уровня этанола в крови и слюне при хранении образцов при 4◦C в течение 2 месяцев.

Barynskaya T.O.
Chemico-toxicological research of ethanol kinetics in blood, breath, saliva and urine (for medical evaluation of being under influence of alcohol)

The new software «BARBUS» has been created for the use in pharmacokinetic research. Mickaelis-Menten kinetics for ethanol absorption has been proved in the most cases for the first time. A two-compartmental profile of ethanol distribution has been confirmed. It has been shown that retrograde extrapolation for the moment lying within the distribution phase will inevitably be wrong. Time limits, that should be excluded in the evidential calculations, have been determined for different gender-age groups. Average values together with their confidential intervals have been defined for Widmark’s constants β60 и r (Vd) in different biomatrixes and gender-age groups. Gender differences of ethanol kinetics have been shown to be age-dependent.
Ethanol concentrations ratios in different biomatrixes have been evaluated; it has been shown that VBAC/BrAC ratio instability leads to condition inequality in different circumstances of evaluation for DUIA. On the contrary, identical shapes of concentration-time data curves and stability SAC/BrAC ratio have been revealed.

Calculation algorithms for the alcohol consumption time in evaluation for DUIA during the absorption phase and upper possible limit for UAC at the time of ethanol absence in breath have been suggested. These methods allow identifying falsifications during medical evaluation for DUIA.
Metrological characteristics of alkyl nitrite measuring method have been determined; we improved correction factors for blood and urine and defined one for saliva.