Определение алкоголя в биологических жидкостях

Основания для вынесения заключения и исследование биологических сред

Практически до сегодняшнего дня среди специалистов службы психического здоровья, а также сотрудников правоохранительных органов, задействованных в процедуре медицинского освидетельствования, существует дискуссия касательно того, что является главной основой для вынесения окончательного Заключения освидетельствования. Согласно действующему приказу, основой Заключения являются данные клинического обследования в виде комплексной оценки психического и соматоневрологического состояния, что, по нашему мнению, достаточно точно передает необходимость полной и тщательной интерпретации фиксируемых симптомов.

Следует учесть, что проведение лабораторного исследования или экспресс-тестирования биологических сред (кровь или моча при подозрении на алкогольное опьянение, моча при подозрении на наркотическое или токсикоманическое опьянение) осуществляется лишь в определенных случаях, а именно:

1. невозможность полного освидетельствования в связи с тяжестью состояния освидетельствуемого;
2. при наличии сомнений медицинского работника в комплексной оценке состояния опьянения (психических, поведенческих, вегетативных и соматоневрологических расстройств);
3. несогласия освидетельствуемого с результатами Заключения;
4. повторного освидетельствования;
5. при установлении факта употребления ПАВ и отсутствии признаков состояния опьянения (психических, поведенческих, вегетативных и соматоневрологических расстройств);
6. при дорожно-транспортном происшествии или совершении правонарушения с наличием пострадавших лиц;
7. если с момента совершения дорожно-транспортного происшествия и правонарушения без пострадавших прошло более 3 (трех) часов.

В остальных случаях необходимости проведения лабораторного исследования или экспресс-тестирования биологических сред, которое относится к скрининговому варианту диагностики, нет.

Опыт проведения медицинского освидетельствования прошлых лет наглядно показал, малую ценность использования полосок индикаторных для качественного и полуколичественного определения алкоголя в слюне. В связи с чем они были удалены из упоминания в действующем приказе.

При заборе биологических проб также необходимо учесть, что в целях избежания вопросов относительно данной процедуры опечатывание и этикетирование отобранных биологических проб для лабораторного исследования производится как в присутствии освидетельствуемого, так и лица, направившего и (или) доставившего освидетельствуемого.

Количественное определение алкоголя в биологических жидкостях

При оценке результатов исследований следует иметь в виду, что количество алкоголя может быть неодинаковым в разных биологических жидкостях даже при одновременном отборе проб. Это обусловлено рядом причин.

• Во-первых – обусловлено плотностью среды, количеством в ней воды. В связи с гидрофильностью алкоголя, при равных условиях в среде с большим содержанием воды алкоголя больше. Например, если определять концентрацию алкоголя в цельной крови, плазме и эритроцитной массе из одной и той же пробы крови, то, соответственно, наибольшее количество алкоголя будет определено в плазме, меньшее – в цельной крови и еще меньшее – в эритроцитной массе. Содержание эндогенного алкоголя в крови находится в пределах 0,008-0,4‰
• Во-вторых, следует учитывать фазу опьянения. В фазе резорбции наибольшая концентрация алкоголя определяется в артериальной крови. В этой фазе алкоголь проникает из артериальной крови в ткани, и в венозной крови, оттекающей от тканей, его концентрация ниже. В фазе резорбции артериовенозная разница по алкоголю может достигать 0,6‰. Что касается мочи, то её проба из мочеточников содержит алкоголя столько же, сколько и омывающая почки кровь. Поскольку на практике для пробы отбирается пузырная моча, то концентрация алкоголя в ней зависит от времени отбора пробы и времени, предшествующего опорожнению пузыря. Тем не менее, в фазе резорбции концентрация алкоголя в пузырной моче всегда ниже, чем в крови. В фазе элиминации содержание алкоголя в моче может быть выше, чем в крови. И, наконец, после опьянения, когда в крови экзогенный алкоголь уже не обнаруживается, он все еще может определяться в моче

Результаты исследования во многом зависят от точности соблюдения методики пробоотбора биологической жидкости, условий хранения и транспортировки, погрешности метода, ошибок при проведении исследования.

Обнаружение алкоголя в биологической жидкости с концентрацией ниже 0,3‰ не может достоверно свидетельствовать о факте употребления алкоголя. Забор биологических сред у лиц, освидетельствуемых для установления состояния алкогольного опьянения, должен проводиться в любое время суток. Освидетельствование на наличие алкогольного опьянения, как правило, проводится в кабинетах экспертизы опьянения или в приемных отделениях медицинских учреждений, где таковое осуществляется

Моча отбирается в сухой стерильный флакон из-под пенициллина «под пробку» в количестве не менее 10 мл. Флакон тотчас же закрывают пробкой. Отбор пробы мочи должен производиться в условиях, исключающих подмену или замену её другими жидкостями. Кровь отбирается при строгом соблюдении асептических условий из поверхностной вены через иглу самотеком в вакутейнер, содержащий раствор гепарина (3-5 капель на каждые 10 мл крови). Содержимое флакона сразу же перемешивают

Из современных экспресс-методов идентификации и количественного определения этанола бесспорным преимуществом обладает газожидкостная хроматография, позволяющая попутно с основным исследованием выявить в биологических жидкостях (кровь, моча) ряд веществ, характеризующихся наркотическим действием (метанол, высшие спирты, хлорпроизводные углеводородов и т.д.)

Обнаружение и определение спиртов основано на превращении их в алкилнитриты, более летучие, чем спирты соединения, и в дальнейшем хроматографировании алкилнитритов.

Образовавшийся этилнитрит, который находится в газообразном состоянии над жидкостью, вводят в газовый хроматограф и производят хроматографирование. После окончания хроматографирования эталонного вещества производят точно такой же опыт с исследуемым раствором, в котором предполагается наличие этилового спирта. Идентификация этилового спирта и других веществ проводится по времени удерживания их алкилнитритов хроматографической колонкой

Для количественного определения этилового спирта в моче и крови применяют метод внутреннего стандарта как один из методов газожидкостной хроматографии.

Интерпретация результатов инструментально-лабораторного измерения алкоголя в биологических средах

 Алкоголь, как химическая субстанция распределяется в биологических жидкостях с соблюдением определенных констант, на учете которых и строится определение его количественных показателей. Интерпретация результатов инструментально-лабораторных методов позволяет не только произвести прямую оценку количества алкоголя, содержащегося в биологической жидкости и сопоставить результаты с клинической картиной, но проводить ретроспективный прогноз о количестве выпитого алкоголя, определять степень опьянения не только на момент прохождения освидетельствования/экспертизы, но и на момент совершения правонарушения, а также давать характеристику токсикокинетическим параметрам в зависимости от взаимного влияния комплекса факторов (например, пол и возраст освидетельствуемого).

Необходимо отметить, что большинство русскоязычных литературных источников и нормативных актов производит количественную характеристику содержания алкоголя в биологических средах посредством показателя промилле (‰). Промилле показывает массу алкоголя (в граммах) в 1000 мл крови. Например, опьянение в 0,5‰ означает, что в 1000 мл циркулирующей в организме крови содержится 0,5 г чистого алкоголя или иначе 0,5 мг на мл крови

Единицы измерения концентрации алкоголя в крови

Зная концентрацию алкоголя в крови в промилле, можно определить расчётное количество чистого алкоголя, принятого для достижения искомой степени алкогольного опьянения при заданной концентрации. Для этого используется формула Видмарка.

• c – концентрация алкоголя в крови в ‰;
• A – масса выпитого напитка (в пересчете на чистый этанол) в граммах;
• m – масса тела в килограммах;
• r – коэффициент распределения Видмарка или иначе фактор редукции (0,70 – для мужчин, 0,60 – для женщин).

 Стоит обратить внимание, что количество чистого этанола выражается в формуле (1) через граммы. А в бытовой сфере количество выпитого алкогольного напитка выражается в миллилитрах. Для перевода миллилитров в граммы необходимо использовать значение плотности этилового спирта.

Обратное ему математическое действие позволяет проводить расчёт количества выпитого алкоголя по формуле:

A=c*m*r

Так, например, при средней степени алкогольного опьянения с концентрацией алкоголя в крови 1,6‰ у мужчины с массой тела 80 килограмм, расчётное количество принятого чистого алкоголя составляет 89,6 грамм, которые могут содержаться в 180-200 миллилитрах водки крепостью 40% или в 550 мл вина крепостью 13% или около 1,5 литров пива, крепостью 5%.

Для того, чтобы определить содержание чистого (условно 100%) этанола в заданном объеме спиртного напитка, нужно прежде всего знать объем и крепость данного напитка. Так, например, представим ситуацию, что освидетельствуемый сообщил о приеме 500 мл пива, которое имело крепость (концентрацию чистого этанола) в 5%. В этом случае следует применить формулу:

A чистого этанола = (V спиртного напитка * р спирта * k) / 100%,

где:

• A – масса выпитого напитка (в пересчете на чистый этанол) в граммах;
• v – объем спиртного напитка в миллилитрах;
• р спирта – плотность спирта, которая равна 0,79384 г/куб.см;
• k – крепость спиртного напитка, выраженная в процентах (%).

В нашем примере масса принятого чистого этанола составит около 20 грамм:

А = 500 мл * 0,79384 * 40% / 100% = 19,85 гр

Из формулы (3) можно провести обратный расчёт количество спиртного напитка, исходя из массы чистого алкоголя:

V спиртного напитка = (A чистого этанола*100%) / (k*0,79384) 

Формула 1 имеет свою модификацию, если необходим анализ содержания этанола в крови на определённый промежуток времени, прошедший с момента употребления спиртного напитка. В этом случае формула имеет следующий вид:

• c – концентрация алкоголя в крови в ‰;
• A – масса выпитого напитка (в пересчете на чистый этанол) в граммах;
• m – масса тела в килограммах;
• r – коэффициент распределения Видмарка или иначе фактор редукции (0,70 – для мужчин, 0,60 – для женщин);
• b60 – понижение концентрации алкоголя в крови за 1 час. Как правило, b60 лежит в пределах 0,1-0,16‰;
• T – время после приема алкоголя в часах.

 Разберем еще один практических пример, на этот раз с применением формулы 5. Мужчина весом 70 килограммов выпил 100 мл водки крепостью 40 градусов три часа назад. Протрезвел ли он, чтобы садиться за руль? (напомним, что предельно допустимая концентрация алкоголя в крови для этого случая 0,5 промилле).

В формулу 5 подставляем известные значения:

• A = 40% * 100 мл * 0,79384 г/мл / 100% = 31,7536 г
• P = 70 кг
• r = 0,70
• b60 = 0,16
• T = 3 часа

Получаем, что с = 31,7536 / (70 * 0,7) – 0,16 * 3 = 0,17 промилле.

Во всех выше приведенных примерах расчётов мы использовали промилле для оценки содержания этанола в крови. Однако, как следует из таблицы 6, содержание алкоголя принято выражать сразу в нескольких системах измерения. При этом используемое в нормативно-правовых актах указание на промилле (‰) не является показателем международной универсальной системы измерения. В медицине переход на унифицированную систему измерений (СИ) был одобрен в 1977 году ХХХ Всемирной ассамблеей здравоохранения и осуществлялся путем подготовки Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) краткой и простой расчетной таблицы единиц СИ. С позиции СИ ‰ представляют собой внесистемную единицу измерения. В западных (англоязычных) странах большее распространение получило использование процентов (%). И процент, и промилле не представляют собой абсолютную величину. Они используются для демонстрации соотношения, а, следовательно, именуются относительными. В качестве отношения, как упоминалось выше, указывается количество чистого этанола (выраженное в граммах) на единицу объема

Сегодня в медицине содержание большинства веществ в крови, в соответствии с требованиями СИ и международного стандарта ГОСТ 8.417-2002, выражается в миллимолях на литр (ммоль/л). Только для показателей, молекулярная масса которых неизвестна или не может быть измерена, поскольку лишена физического смысла (например, общий белок и общие липиды), в качестве единицы измерения используют массовую концентрацию – грамм на литр (г/л). Моль определяется как количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в углероде-12 массой 0,012 кг. При применении моля структурные элементы должны быть специфицированы и могут быть атомами, молекулами, ионами, электронами и другими частицами или специфицированными группами частиц. С учетом молекулярной массы (молекулярного веса) этанола, равного 46,06952, довольно легко производится пересчет из одних единиц в другие – как из ммоль/л в промилле, так и обратно. Например: 1 ммоль/л = 0,046‰, и, соответственно 1‰ = 21,71 ммоль/л

Пересчет единиц концентрации этанола (‰ = ммоль/л)

Определение токсикокинетической фазы алкоголя

Дополнительным требованием, которое предъявляется к некоторым специалистам, проводящим освидетельствование, является определение токсикокинетической фазы алкоголя. Данное суждение не относится к непосредственному заключению, формулируемому в акте. Однако существует вероятность, что специалист может быть вызван на судебный процесс по административному, гражданскому или уголовному производству, и в этом случае может быть озвучен вопрос о примерном времени употребления алкоголя, а также о степени алкогольного опьянения на определённый момент времени. Несомненно, что точный ответ о прогнозировании времени приёма алкоголя и степени опьянения вне момента освидетельствования относится к специфической области знаний судебного эксперта, имеющего подготовку в алкогологии (отдельная наука, которая занимается изучением токсикохимических свойств этанола). Между тем медицинский специалист должен иметь представление о алгоритмах, согласно которым можно квалифицировать фазу кинетики алкоголя в организме. В этом случае значение имеет оценка концентрации алкоголя в двух и более биологических средах: кровь, моча, выдыхаемый воздух. Сразу же следует сделать оговорку, что для определения содержания алкоголя в крови производится изъятие не артериальной, а венозной крови. В этом случае делать заключение напрямую о количестве этанола, поступающего в головной мозг, можно сделать весьма условно. Особенно если этанол лишь всасывается, или уже активно выделяется из организма. В этом случае содержание алкоголя в выдыхаемом воздухе, определяемое на анализаторах, позволяющих контролировать продолжительность выдоха (звуковым или визуальным сигналом), и показывает нечто иное как этанол альвеолярной (артериальной) крови. Именно содержание алкоголя в артериальной крови имеет наиболее тесную корреляцию с клиническими симптомами, которые специалист констатирует во время процедуры медицинского освидетельствования.

Общеизвестным фактом является важность соотношения алкоголя в моче и крови, куда по сути кроме образцов венозной крови относится и выдыхаемый глубинный воздух. Следует помнить, что в фазе резорбции концентрация этанола сначала нарастает в портальной системе, затем в правом желудочке, после этого в легочных артериях, затем в легочных венах, после этого в большом круге кровообращения и только после этого в венозных сосудах, откуда и производится забор крови на токсикохимический газохроматографический анализ. После прекращения фазы абсорбции концентрация этанола в венозной крови начинает превышать таковую в артериальной крови. Известным фактом является наблюдение, что уровень этанола в легочном круге кровообращения показывает концентрация этанола в выдыхаемом воздухе, которая уравнивает содержание этанола в 2100 мл выдыхаемого воздуха и 1 мл крови. Однако, повторно подчеркнем, что это соотношение может колебаться в зависимости от фармакокинетической фазы. Проводились эксперименты, которые показали, что в фазу абсорбции концентрация алкоголя по выдыхаемому воздуху превосходит концентрацию алкоголя в венозной крови. И наоборот, после прекращения абсорбции венозная кровь показывает более высокие концентрации алкоголя, чем выдыхаемый воздух

Большое влияние на параметры этанола в выдыхаемом воздухе также оказывают показатели самой дыхательной функции. Например, гипервентиляция перед тем, как проводится непосредственный тестовый выдох, приводит к снижению показателя этанола в выдыхаемом воздухе на 11%. Напротив, задержка дыхания до тестового выдоха повышает индикаторные показатели на 16% Гипервентиляция приводит к охлаждению воздуха в воздухопроводящих путях, что уменьшает перфузию этанола. При задержке дыхания температура воздуха, наоборот, несколько повышается.

При преобладании концентрации алкоголя в крови (BAC) следует сделать заключение о фазе абсорбции. Если концентрация алкоголя в моче (UAC) превышает таковую в крови – делают заключение о элиминации

Соотношение этанола в биологических средах и фазы его кинетики

Влияение препаратов на метаболизм этанола

Выше при разборе фармакокинетических параметров алкоголя упоминалось о такой ключевой характеристике как скорость выведения алкоголя из крови, которая в расчётных формулах обозначается как b60 или β₆₀ в зависимости от литературного источника. Данный показатель приводится как условно константный с колебаниями от 0,1‰ до 0,16‰. Как упоминалось ранее, на его точное значение влияет несколько параметров, в том числе пол, возраст, количество изначальной концентрации алкоголя в крови. Не стоит упускать из внимания и возможность изменения скорости метаболизма алкоголя за счёт употребления тех или иных лекарственных веществ.

Скорость метаболизма этанола (окисления) повышают препараты, которые усиливают основной обмен в организме:

• тироксин,
• фолликулин,
• бемегрид,
• кофеин,
• этамизол,
• фенобарбитал,
• аскорбиновая кислота,
• витамины группы В,
• половые гормоны,
• НПВС,
• тростниковый сахар,
• инсулин,
• декстроза + аминокислоты,
• адреналин,
• фруктоза,
• лазикс,
• 5% содовый раствор,
• соли лития,
• дисульфирам,
• циамид.

Понижают скорость метаболизма этанола:

• тетурам,
• метилртуть,
• тиомочевина,
• 8-оксихинолин,
• пирозол и его производные,
• антимицин,
• авеноциолид,
• йодобензилмалоонат,
• уаборин,
• циметидин,
• олигомицин,
• левомицетин,
• цефтриаксон,
• ретинол,
• хлопромазин,
• диазепам

Влияние препаратов на метаболизм этанола может происходить кроме того и за счет изменения параметров всасывания этанола в слизистой желудка, где изначально происходит физиологическая задержка этанола и контакт его с желудочной альдегиддегидрогеназой (АДГ). Следовательно, такие препараты как аспирин, блокаторы Н₂-рецепторов уменьшают метаболизм этанола, увеличивая концентрацию алкоголя в крови за счет сокращения окисления желудочной АДГ или путем задержки освобождения желудочного освобождения. Курение сигарет также уменьшает поступление пищевого комка в тонкую кишку из желудка и, следовательно, уменьшает его биодоступность. Оперативные вмешательства на желудке с наложением различных искусственных путей движения пищевого комка напротив ускоряют поступление алкоголя в кровь. У женщин биодоступность принятого алкоголя будет выше, так как в женском организме содержится меньше АДГ. Это является причиной, которая объясняет, почему после приема одной и той же дозы алкоголя мужчиной и женщиной одинакового веса именно у последней регистрируется более высокая концентрация этанола в крови.

Распределение этанола в организме соответствует распределению жидкости в организме (обычно 50-60% от массы тела исключая жировую ткань). Учитывая, что в женском организме количество жидкости на массу, не содержащую жировую, ниже чем в мужском, то и принимаемый алкоголь будет распределяться в меньшем объеме жидкости и соответственно будет достигнута более высокая его концентрация. Факторы, которые влияют на периферическое кровообращение влияют на распределение этанола. Те факторы, которые усиливают периферическую вазоконстрикцию, а также уменьшающие скорость кровотока, способствуют повышенному уровню этанола в крови: низкие внешние температуры, болезни системы кровообращения. Те факторы, которые улучшают периферическую перфузию, способствуют понижению концентрации алкоголя в крови: высокие температуры, мышечная активность, прием антигипертензивных препаратов. Соответственно распределение этанола в центральном кровотоке напрямую соотносится с количеством этанола, поступающего в мозговую ткань, что вызывает клинику соответствующей степени опьянения

Элиминация этанола подчиняется кинетике нулевого порядка: то есть за определенную единицу времени из организма элиминируется определенный объем этанола. В отличие от этанола, ПАВ и лекарства подчиняются кинетике первого порядка, когда из организма в единицу времени выводится определенный процент, а не количество вещества. Знание такой закономерности (даже в общих чертах) очень важно для клинициста, потому что длительность выхода из алкогольной интоксикации напрямую зависит от количества принятого этилового спирта. Это очень важно при вытрезвлении пациентов, находящихся в центрах временной адаптации и детоксикации. Даже проведение форсировванного диуреза на фоне инфузионной терапии и дилюции крови может увеличить скорость элиминации лишь до определенного предела (не выше 0,25‰ в час). Знание такой скорости вытрезвления имеет значение не только для ретроспективного определения степени опьянения на момент совершения правонарушения, но и для прогнозирования времени, требуемого для вытрезвления

Литература

1. Иванец Н.Н., Зеренин А.Г. К вопросу о медицинском освидетельствовании на состояние опьянения // Вопросы наркологии. – 2005. – № 1. – С. 41-47.
2. Зеренин А.Г. Измерение концентрации алкоголя в организме человека // Вопросы наркологии. – 2009. – № 6. – С. 78-81.
3. Коротун В.Н., Перминов В.И., Смирнова И.Ю. Об унификации показателя содержания этанола в биологических объектах // Проблемы экспертизы в медицине. – 2009. – Т. 9, № 2-3 (34-35).
4. Pizon A.F., Becker C.E., Bikin D. The clinical significance of variations in ethanol toxicokinetics. // Journal of medical toxicology: official journal of the American College of Medical Toxicology. – Springer, 2007. – Vol. 3, № 2. – P. 63-72.
5. Jones A.W. Role of rebreathing in determination of the blood-breath ratio of expired ethanol // Journal of Applied Physiology Respiratory Environmental and Exercise Physiology. – 1983. – Vol. 55, № 4. – P. 1237-1241.
6. Баринская Т.О. Химико-токсикологическое исследование кинетики этанола в крови, выдыхаемом воздухе, слюне и моче (к медицинскому освидетельствованию на состояние опьянения). – Москва, 2011.
7. Галицкий Ф.А., Деркач А.В. Влияние лекарственных препаратов на концентрацию этанола в организме человека // Проблемы экспертизы в медицине. – 2003. – Т. 3, № 4 (12).
8. Cederbaum A.I. Alcohol Metabolism // Clinics in Liver Disease. – Clin Liver Dis, 2012. – Vol. 16, № 4. – P. 667-685
9. Денисова Е.В. и др. Сравнительный анализ методов обнаружения этилового спирта и суррогатов алкоголя в биологических пробах // Наука. Инновации. Технологии. – 2015. – Т. 4, № 4. – С. 195-202.