Hyperkapnia - Hypercapnia

Hyperkapnia
Hyperkapnian oireet
Tärkeimmät oireet hiilidioksidimyrkyllisyydestä lisäämällä tilavuusprosenttia ilmassa.
Erikoisuus Pulmonologia , kriittinen hoito

Hyperkapniaa (alkaen kreikkalainen hyper = "yläpuolella" tai "liian paljon" ja kapnos = " savu "), joka tunnetaan myös hyperkarbiaa ja CO 2 säilyttäminen , on edellytys poikkeuksellisen kohonnut hiilidioksidi (CO 2 ) veressä. Hiilidioksidi on kaasumainen tuote kehon aineenvaihdunnassa ja se poistuu normaalisti keuhkojen kautta . Hiilidioksidi voi kerääntyä tahansa tila, joka aiheuttaa hypoventilation , vähentämisestä alveolaarisen ventilaation (puhdistuma ilmaa pieni pusseja keuhkojen, jossa kaasujen vaihto tapahtuu) sekä tuloksena hengittäminen CO 2 . Kyvyttömyys keuhkojen poistaa hiilidioksidia, tai hengittämällä kohonneet CO 2 , johtaa hengityksen asidoosi . Lopulta keho kompensoi kohonneita happamuuksia pitämällä emäkset munuaisissa, mikä tunnetaan nimellä "metabolinen korvaus".

Akuuttia hyperkapniaa kutsutaan akuutiksi hyperkapniseksi hengitysvajaukseksi ( AHRF ) ja se on lääketieteellinen hätätilanne, koska sitä esiintyy yleensä akuutin sairauden yhteydessä. Krooninen hyperkapnia, jossa metabolinen korvaus on yleensä läsnä, voi aiheuttaa oireita, mutta se ei yleensä ole hätätilanne. Skenaariosta riippuen molemmat hyperkapnian muodot voidaan hoitaa lääkkeillä, maskiin perustuvalla ei-invasiivisella ilmanvaihdolla tai mekaanisella ilmanvaihdolla .

Hyperkapnia on vedenalaisen sukelluksen vaara, joka liittyy hengitystä pidättävään sukellukseen, sukellukseen, erityisesti uudelleen hengittäjiin, ja syvään sukellukseen, jossa siihen liittyy lisääntynyt hengityskaasutiheys korkean ympäristön paineen vuoksi.

Merkit ja oireet

Hyperkapnia voi tapahtua taustalla olevan terveydentilan yhteydessä, ja oireet voivat liittyä tähän tilaan tai suoraan hyperkapniaan. Erityisiä oireita, jotka johtuvat varhaisesta hyperkapniasta, ovat hengenahdistus (hengenahdistus), päänsärky, sekavuus ja letargia. Kliinisiä oireita ovat ihon punoitus, täysi pulssi (rajoittava pulssi), nopea hengitys , ennenaikaiset sydämenlyönnit , lihasten nykiminen ja käsiläpät ( asterixis ). Sydämen sykkeen vaarallisten epäsäännöllisyyksien riski kasvaa. Hyperkapniaa esiintyy myös silloin, kun hengityskaasu on saastunut hiilidioksidilla tai hengityskaasujen vaihto ei voi pysyä mukana hiilidioksidin aineenvaihdunnassa, mikä voi tapahtua, kun kaasutiheys rajoittaa ilmanvaihtoa korkeissa ilmanpaineissa.

Vakavassa hyperkapniassa (yleensä yli 10 kPa tai 75 mmHg ) oireet etenevät desorientaatioon, paniikkiin , hyperventilaatioon , kouristuksiin , tajuttomuuteen ja lopulta kuolemaan .

Syyt

Hiilidioksidi on normaali aineenvaihduntatuote, mutta se kerääntyy elimistöön, jos sitä tuotetaan nopeammin kuin se poistuu. Tuotantomäärä voi nousta yli kymmenkertaiseksi lepäämisestä rasittavaan harjoitteluun. Hiilidioksidi liukenee vereen ja eliminoituu kaasunvaihdolla keuhkoissa hengityksen aikana. Hyperkapnia johtuu yleensä hypoventilaatiosta , keuhkosairaudesta tai tajunnan heikentymisestä . Se voi johtua myös altistumisesta ympäristöihin, jotka sisältävät epätavallisen suuria hiilidioksidipitoisuuksia, kuten tulivuoren tai geotermisen toiminnan seurauksena, tai hengitetyn hiilidioksidin uudelleen hengittämisestä . Tässä tilanteessa hyperkapniaan voi liittyä myös hengitysteiden asidoosi.

Akuutti hyperkapninen hengitysvajaus voi ilmetä kroonisen obstruktiivisen keuhkosairauden (COPD), rintakehän epämuodostuman, joidenkin hermo -lihassairauksien (kuten myasthenia gravis ja lihavuuden hypoventilaatio -oireyhtymä ) aiheuttamissa akuuteissa sairauksissa . AHRF voi kehittyä myös missä tahansa hengitysvajeessa hengityslihakset uupuvat, kuten vaikea keuhkokuume ja akuutti vaikea astma.Se voi myös olla seurausta tajunnan syvästä tukahduttamisesta, kuten opioidien yliannostuksesta .

Sukelluksen aikana

Normaali hengitys monin johtaa keuhkorakkuloiden hypoventilaatiota tuloksena riittämätön CO 2 poistamista tai hyperkapnia. Lanphierin työ Yhdysvaltain laivaston kokeellisessa sukellusyksikössä vastasi kysymykseen "Miksi sukeltajat eivät hengitä tarpeeksi?":

  • Suurempi hengitetty happi ( ) 4 atm: ssä (400 kPa) vastasi korkeintaan 25% vuoroveden loppupäästön CO 2 (ET CO 2 ) noususta korkeammille arvoille kuin sama työtahti, kun hengitettiin ilmaa juuri pinnan alapuolella.
  • Lisääntynyt hengitystyö aiheutti suurimman osan ( alveolaarinen kaasuyhtälö ) noususta yli 1 atm: n (100 kPa) altistuksissa, kuten tulokset osoittavat, kun helium korvattiin typellä 4 atm (400 kPa).
  • Riittämätön hengitysvaste rasitukseen osoitti se tosiasia, että normaalialueella olevista lepoarvoista huolimatta se nousi voimakkaasti rasituksella, vaikka sukeltajat hengittivät ilmaa vain muutaman metrin syvyydessä.

On olemassa useita syitä siihen, miksi hiilidioksidi ei poistu kokonaan, kun sukeltaja hengittää ulos:

  • Sukeltaja hengittää ulos astiaan, joka ei salli kaiken CO 2 paeta ympäristöön, kuten pitkä snorkkeli , koko kasvot sukellus naamio , tai sukellus kypärä , ja sukeltaja sitten reinhales siitä alus, aiheuttaen kuollut tila .
  • Hiilidioksidi pesurin sukeltajan rebreather ei onnistu poistamaan riittävästi hiilidioksidia silmukka (korkeampi jälleen CO 2 ), tai hengityskaasun on saastunut CO 2 .
  • Sukeltaja liikkuu liikaa ja tuottaa ylimääräistä hiilidioksidia lisääntyneen metabolisen aktiivisuuden vuoksi, ja hengityskaasujen vaihto ei pysy mukana hiilidioksidin metabolisessa tuotannossa.
  • Kaasutiheys rajoittaa ilmanvaihtoa korkeissa ympäristön paineissa. Tiheys on hengityskaasun on suurempi syvyys, joten ponnistus täysin hengittää ja hengittää kasvaa, mikä hengitys vaikeampaa ja vähemmän tehokas (korkeat hengitystyötä ). Suurempi kaasutiheys saa myös kaasun sekoittumisen keuhkoihin olemaan vähemmän tehokasta, mikä lisää tehokasta kuollutta tilaa.
  • Sukeltaja on tarkoituksella hypoventilaatiota , joka tunnetaan nimellä "ohitushengitys".

Ohittaa hengitys on kiistanalainen tekniikka säästää hengityskaasun käytettäessä avoimen piirin sukellus , joka koostuu lyhyesti tilan yhden hengityksen välillä sisään- ja uloshengityksen (eli "ohita" hengityksen). Se johtaa siihen, että CO 2 ei hengity tehokkaasti. Keuhkojen puhkeamisen ( keuhkojen barotrauma nousun)riskikasvaa, jos hengitystä pidätetään nousun aikana. Se on erityisen haitallista kanssa rebreather , jossa teko hengitys pumput kaasua ympäriinsä "silmukka", työntää hiilidioksidia pesurin ja sekoittamalla juuri injektoidaan happea.

Suljetun kierroksen uudelleenhengityssukelluksessa uloshengitetty hiilidioksidi on poistettava hengitysjärjestelmästä, yleensä pesurilla, joka sisältää kiinteää kemiallista yhdistettä, jolla on suuri affiniteetti CO 2: een , kuten soodakalkkia. Jos sitä ei poisteta järjestelmästä, se voidaan hengittää uudelleen ja aiheuttaa hengitetyn pitoisuuden nousua.

Hyperbaarisissa olosuhteissa hyperkapnia edistää typen narkoosia ja happimyrkyllisyyttä aiheuttaen aivoverisuonten laajenemisen, mikä lisää hapen annosta aivoihin.

Mekanismi

Hyperkapnia laukaisee normaalisti refleksin, joka lisää hengitystä ja hapen (O 2 ) saantia , kuten kiihottumista ja pään kääntämistä unen aikana. Tämän refleksin epäonnistuminen voi olla kohtalokasta, esimerkiksi osana lapsen äkillisen kuoleman oireyhtymää .

Hyperkapniaa voivat indusoida lisääntynyt sydämen, korkeus valtimoverenpaineen (korkeampi hiilidioksidin stimuloida aortan ja kaulavaltimon kemoreseptoreihin kanssa afferenttien -CN IX ja X on ydinjat- seuraavat kromo- ja ino-trooppinen vaikutus), ja alttiutta sydämen rytmihäiriöt . Hyperkapnia voi lisätä keuhkojen kapillaariresistenssiä.

Fysiologiset vaikutukset

Hiilidioksidin korkea valtimoiden osapaine ( ) aiheuttaa muutoksia aivotoimintaan, mikä vaikuttaa haitallisesti sekä hienoon lihasten hallintaan että järkeilyyn. EEG -muutokset, jotka osoittavat vähäisiä narkoottisia vaikutuksia, voidaan havaita, kun hiilidioksidin ( ) kaasun loppumisvuodon osapaine on noussut 40 torrista (0,053 atm) noin 50 torriin (0,066 atm). Sukeltaja ei välttämättä huomaa näitä vaikutuksia.

Korkeammilla tasoilla on voimakkaampi narkoottinen vaikutus: Sekavuutta ja irrationaalista käyttäytymistä voi esiintyä noin 72 torrin (0,095 atm) ja tajunnan menetyksen noin 90 torrs (0,12 atm). Korkea laukaisee taistelun tai lennon vasteen, vaikuttaa hormonitasoihin ja voi aiheuttaa ahdistusta, ärtyneisyyttä ja sopimattomia tai paniikkivasteita, jotka voivat olla kohteen hallitsemattomia, joskus vain vähän tai ei ollenkaan. Vasodilataatio on toinen vaikutus, erityisesti iholla, jossa raportoidaan epämiellyttävän lämmön tunteista, ja aivoissa, jossa verenvirtaus voi kasvaa 50% 50 torrin (0,066 atm) kohdalla, kallonsisäinen paine voi nousta ja sykkivä päänsärky . Jos siihen liittyy korkea korkea hapen toimitus aivoihin, se voi lisätä keskushermoston happimyrkyllisyyden riskiä osapaineissa, joita yleensä pidetään hyväksyttävinä.

Monilla ihmisillä korkea aiheuttaa hengenahdistuksen, mutta tämän oireen puuttuminen ei takaa, että muita vaikutuksia ei esiinny. Huomattava osuus rebreather kuolemantapauksista on liittynyt CO 2 säilyttäminen. Korkean vaikutuksen ratkaiseminen voi kestää useita minuutteja tai tunteja, kun syy on poistettu.

Diagnoosi

Veren kaasutestit voidaan suorittaa tyypillisesti säteittäisen valtimon punktion avulla akuuttien hengitysvaikeuksien tai muun akuutin sairauden yhteydessä. Hyperkapnia määritellään yleensä valtimon veren hiilidioksidipitoisuudeksi, joka on yli 45 mmHg (6 kPa). Koska hiilidioksidi on tasapainossa veren hiilihapon kanssa , hyperkapnia alentaa seerumin pH -arvoa, mikä johtaa hengitysteiden asidoosiin. Kliinisesti hyperkapnian vaikutus pH: han arvioidaan käyttämällä hiilidioksidin valtimopaineen ja bikarbonaatti -ionin pitoisuuden suhdetta .

Toleranssi

Suvaitsevaisuus lisääntyneeseen ilmakehän CO 2 -pitoisuuteen
% CO 2 vuonna
sisäänhengitysilman
Odotettu toleranssi hyödylliselle toiminnalle jatkuvaan altistumiseen korotetulle CO 2: lle
Kesto Suuri rajoitus
0,028 elinikä tunnelma, vuosi 1780
0,04 elinikä nykyinen tunnelma
0,5 elinikä ei havaittavia rajoituksia (Huomaa: katso nykyaikaista tutkimusta hiilidioksidista#alle 1%, joka osoittaa mitattavia vaikutuksia alle 1%.)
1.0 elinikä
1.5 > 1 kuukausi lievä hengityksen stimulaatio
2.0 > 1 kuukausi
2.5 > 1 kuukausi
3.0 > 1 kuukausi kohtalainen hengityksen stimulaatio
3.5 > 1 viikko
4.0 > 1 viikko kohtalainen hengitysstimulaatio, liiallinen hengitysvaste harjoitteluun
4.5 > 8 tuntia
5.0 > 4 tuntia näkyvä hengitysteiden ärsyke, liiallinen hengitysvaste harjoitteluun
5.5 > 1 tuntia
6.0 > 0,5 tuntia näkyvä hengitysteiden ärsyke, liiallinen hengitysreaktio liikuntaan, henkisen sekavuuden alku
6.5 > 0,25 tuntia
7.0 > 0,1 tuntia hengenahdistus ja henkinen sekavuus

CO 2 -myrkyllisyys eläinmalleissa

Sekakoirille tehdyt testit osoittivat hiilidioksidin fysiologisen vaikutuksen eläimen kehoon: 50% CO 2 ja 50% ilmaseoksen hengittämisen jälkeen hengitysliike lisääntyi noin 2 minuutin ajan ja sen jälkeen 30–90 pöytäkirja. Hill ja Flack osoittivat, että jopa 35%: n CO 2 -pitoisuuksilla on jännittävä vaikutus sekä verenkiertoon että hengitykseen, mutta yli 35%: n pitoisuudet ovat masentavia. Verenpaine laski ohimenevästi lisääntyneen hengitysliikkeen aikana ja nousi sitten uudelleen ja säilytti alkuperäisen tason jonkin aikaa. Syke hidastui hieman kaasuseoksen hengittämisen jälkeen. Uskotaan, että alkuperäinen verenpaineen lasku ja sykkeen lasku johtuu CO 2: n suorasta masentavasta vaikutuksesta sydämeen ja että verenpaineen palaaminen alkuperäiselle tasolle johtui nopeasta noususta . 30–90 minuutin kuluttua hengityskeskus oli masentunut ja hypotensio ilmeni vähitellen tai yhtäkkiä sydämen vajaatoiminnan vähenemisestä, mikä johti apneaan ja lopulta verenkierron pysähtymiseen.

Korkeammilla CO 2 -pitoisuuksilla tajuttomuus tapahtui lähes välittömästi ja hengitysliikkeet lakkasivat 1 minuutissa. Muutaman minuutin apnean jälkeen havaittiin verenkierron pysähtyminen. Nämä havainnot merkitsevät sitä, että kuolinsyy hengitys korkeita CO 2 ei ole hypoksia, mutta myrkytys hiilidioksidia.

Hoito

Akuutin hyperkapnisen hengitysvajeen hoito riippuu taustalla olevasta syystä, mutta voi sisältää lääkkeitä ja mekaanista hengitystukea. Niillä, joilla ei ole vasta - aiheita, ei-invasiivista ventilaatiota (NIV) käytetään usein invasiivisen koneellisen ilmanvaihdon sijaan . Aiemmin lääkettä doksapraami (hengitysteitä piristävä aine) käytettiin hyperkapniaan kroonisen obstruktiivisen keuhkosairauden akuutissa pahenemisessa, mutta sen käytön tueksi on vain vähän todisteita verrattuna NIV: hen, eikä sitä ole esitetty viimeaikaisissa ammatillisissa ohjeissa.

Hyvin vakavaa hengitysvajausta, jossa voi esiintyä myös hyperkapniaa, hoidetaan usein kehonulkoisella kalvon hapetuksella (ECMO), jossa happea lisätään ja hiilidioksidi poistetaan suoraan verestä.

Suhteellisen uusi tapa on kehon ulkopuolinen hiilidioksidin poisto (ECCO 2 R). Tämä tekniikka poistaa CO 2 verenkierrosta, ja se voi vähentää aikaa mekaanista ilmanvaihtoa tarvitaan niille AHRF; se vaatii pienempiä verenvirtauksia verrattuna ECMO: hon.

Terminologia

Hyperkapnia on vastakohta hypokapnialle , tilalle, jossa veressä on epänormaalisti vähentynyt hiilidioksidipitoisuus.

Katso myös

Viitteet

Ulkoiset linkit

Luokitus