Hyperkapni - Hypercapnia

Hyperkapni
Symptomer på hyperkapni
Hovedsymptomer på kuldioxid toksicitet ved at øge volumenprocent i luft.
Specialitet Pulmologi , medicinsk behandling

Hypercapnia (fra græsk hyper = "over" eller "for meget" og kapnos = " røg "), også kendt som hypercarbia og CO 2 -retention , er en betingelse for unormalt forhøjede kuldioxidniveauer (CO 2 ) i blodet. Kuldioxid er et gasformigt produkt af kroppens stofskifte og udvises normalt gennem lungerne . Kuldioxid kan akkumuleres i enhver tilstand, der forårsager hypoventilation , en reduktion af alveolær ventilation (luftens frigøring fra de små lunge -sække, hvor gasudveksling finder sted), samt som følge af inhalering af CO 2 . Lungernes manglende evne til at rydde kuldioxid eller indånding af forhøjede niveauer af CO 2 fører til respiratorisk acidose . Til sidst kompenserer kroppen for den øgede surhed ved at bevare alkali i nyrerne, en proces kendt som "metabolisk kompensation".

Akut hyperkapni kaldes akut hyperkapnisk respirationssvigt ( AHRF ) og er en medicinsk nødsituation, da det generelt forekommer i forbindelse med akut sygdom. Kronisk hyperkapni, hvor metabolisk kompensation normalt er til stede, kan forårsage symptomer, men er generelt ikke en nødsituation. Afhængigt af scenariet kan begge former for hyperkapni behandles med medicin, med maskebaseret ikke-invasiv ventilation eller med mekanisk ventilation .

Hypercapnia er en fare for undervandsdykning forbundet med åndedrætsdykning, dykning, især på rebreathers og dybdykning, hvor det er forbundet med øget vejrtrækningsgastæthed på grund af det høje omgivelsestryk.

tegn og symptomer

Hyperkapni kan forekomme i forbindelse med en underliggende sundhedstilstand, og symptomer kan relateres til denne tilstand eller direkte til hyperkapni. Specifikke symptomer, der kan tilskrives tidlig hyperkapni, er dyspnø (åndenød), hovedpine, forvirring og sløvhed. Kliniske tegn omfatter rødmet hud, fuld puls (afgrænsende puls), hurtig vejrtrækning , for tidlige hjerteslag , muskeltrækninger og håndklap ( asterixis ). Risikoen for farlige uregelmæssigheder i hjerteslaget øges. Hyperkapni opstår også, når åndedrætsgassen er forurenet med kuldioxid, eller luftvejsudveksling ikke kan følge med den metaboliske produktion af kuldioxid, hvilket kan opstå, når gastætheden begrænser ventilation ved høje omgivelsestryk.

Ved alvorlig hyperkapni (generelt større end 10 kPa eller 75 mmHg ) udvikler symptomatologien sig til desorientering, panik , hyperventilation , kramper , bevidstløshed og til sidst død .

Årsager

Kuldioxid er et normalt metabolisk produkt, men det ophobes i kroppen, hvis det produceres hurtigere, end det ryddes. Produktionshastigheden kan stige mere end tidoblet fra hvile til anstrengende motion. Kuldioxid opløses i blodet, og eliminering sker ved gasudveksling i lungerne under vejrtrækning. Hyperkapni skyldes generelt hypoventilation , lungesygdom eller nedsat bevidsthed . Det kan også være forårsaget af udsættelse for miljøer, der indeholder unormalt høje koncentrationer af kuldioxid, f.eks. Fra vulkansk eller geotermisk aktivitet, eller ved genindånding af udåndet kuldioxid . I denne situation kan hyperkapni også ledsages af respiratorisk acidose.

Akut hyperkapniske respirationssvigt kan forekomme i akut sygdom forårsaget af kronisk obstruktiv lungesygdom (COPD), brystvæggen deformitet, nogle former for neuromuskulær sygdom (såsom myasthenia gravis , og fedmerelateret hypoventilation . AHRF kan også udvikle sig i nogen form for respirationssvigt hvor åndedrætsmusklerne bliver udmattede, såsom alvorlig lungebetændelse og akut alvorlig astma.Det kan også være en konsekvens af dyb bevidsthedsundertrykkelse, såsom overdosis af opioider .

Under dykning

Normal vejrtrækning hos dykkere resulterer i alveolær hypoventilation, hvilket resulterer i utilstrækkelig CO 2 -eliminering eller hyperkapni. Lanphiers arbejde ved US Navy Experimental Diving Unit besvarede spørgsmålet: "Hvorfor trækker dykkere ikke vejret nok?":

  • Højere inspireret ilt ( ) ved 4 atm (400 kPa) tegnede sig for ikke mere end 25% af forhøjelsen af ​​end -tidal CO 2 (ET CO 2 ) over værdier fundet ved den samme arbejdshastighed, når vejrtrækning af luft lige under overfladen.
  • Øget vejrtrækningsarbejde tegnede sig for størstedelen af ​​forhøjelsen af ( alveolær gasligning ) i eksponeringer over 1 atm (100 kPa), som det fremgår af resultaterne, da helium blev substitueret med nitrogen ved 4 atm (400 kPa).
  • Utilstrækkelig ventilatorisk reaktion på anstrengelse blev indikeret af det faktum, at på trods af hvileværdier i det normale område steg markant med anstrengelse, selv når dykkerne trak vejret i en dybde på kun få fod.

Der findes forskellige årsager til, at kuldioxid ikke udvises fuldstændigt, når dykkeren udånder:

  • Dykkeren er udånding i en beholder, der ikke tillader al den CO 2 at undslippe til miljøet, såsom en lang snorkel , full-face dykkermasken , eller dykning hjelm , og dykkeren derefter reinhales fra dette fartøj, forårsager øget dødt rum .
  • Den kuldioxid skrubber i dykkerens rebreather ikke formår at fjerne tilstrækkelig carbondioxid fra sløjfen (højere inspireret CO 2 ), eller vejrtrækning gas er kontamineret med CO 2 .
  • Dykkeren træner for meget, producerer overskydende kuldioxid på grund af forhøjet metabolisk aktivitet og respiratorisk gasudveksling kan ikke følge med den metaboliske produktion af kuldioxid.
  • Gastæthed begrænser ventilation ved høje omgivelsestryk. Den massefylde af vejrtrækning gas er højere i dybden, så den indsats, der kræves for fuldt ud at vejret ind og ud stiger, gør vejrtrækning vanskeligere og mindre effektiv (høj respirationsarbejdet ). Højere gastæthed får også gasblanding i lungen til at være mindre effektiv og øger dermed det effektive dødrum.
  • Dykkeren hypoventilerer bevidst , kendt som "spring vejrtrækning".

Spring vejrtrækning er en kontroversiel teknik til at bevare vejrtrækningsgas ved brug af open-circuit scuba , som består i kortvarigt at holde vejret mellem indånding og udånding (dvs. "springe" et åndedrag over). Det fører til, at CO 2 ikke udåndes effektivt. Risikoen for lungesprængning ( pulmonal barotrauma ved opstigning) øges, hvis vejret holdes, mens det stiger. Det er særligt kontraproduktivt med en rebreather , hvor åndedrætshandlingen pumper gassen rundt om "sløjfen", skubber kuldioxid gennem skrubberen og blander nyindsprøjtet ilt.

Ved lukket kredsløb til genopblæsningsdykning skal udåndet kuldioxid fjernes fra åndedrætssystemet, sædvanligvis af en skrubber, der indeholder en fast kemisk forbindelse med en høj affinitet for CO 2 , såsom sodakalk. Hvis det ikke fjernes fra systemet, kan det blive indåndet igen og forårsage en stigning i den inhalerede koncentration.

Under hyperbariske forhold bidrager hyperkapni til nitrogennarkose og iltgiftighed ved at forårsage cerebral vasodilatation, hvilket øger doseringen af ​​ilt til hjernen.

Mekanisme

Hypercapnia udløser normalt en refleks, som øger vejrtrækningen og adgangen til ilt (O 2 ), såsom ophidselse og drejning af hovedet under søvn. En svigt i denne refleks kan være dødelig, for eksempel som en medvirkende faktor ved pludseligt spædbarnsdødssyndrom .

Hypercapnia kan forårsage øget hjerteudgang, en stigning i arterielt blodtryk (højere niveauer af kuldioxid stimulerer aorta- og carotid- kemoreceptorer med afferenter -CN IX og X- til medulla oblongata med følgende krono- og ino-tropiske virkninger) og en tilbøjelighed til hjertearytmier . Hyperkapni kan øge pulmonal kapillærresistens.

Fysiologiske virkninger

Et højt arterielt partielt tryk af kuldioxid ( ) forårsager ændringer i hjerneaktivitet, der påvirker både fin muskulær kontrol og ræsonnement negativt. EEG -ændringer, der angiver mindre narkotiske virkninger, kan detekteres for udløbet gas -ende -tidevands delvis tryk af kuldioxid ( ) stigning fra 40 torrs (0,053 atm) til cirka 50 torrs (0,066 atm). Dykkeren bemærker ikke nødvendigvis disse effekter.

Højere niveauer af har en stærkere narkotisk effekt: Forvirring og irrationel adfærd kan forekomme omkring 72 torrs (0,095 atm) og bevidsthedstab omkring 90 torrs (0,12 atm). Høj udløser kamp- eller flugtresponsen, påvirker hormonniveauerne og kan forårsage angst, irritabilitet og upassende eller panikresponser, hvilket kan være uden for emnets kontrol, nogle gange med lidt eller ingen advarsel. Vasodilatation er en anden effekt, især i huden, hvor der rapporteres om ubehagelig varme og i hjernen, hvor blodgennemstrømningen kan stige med 50% ved en på 50 torrs (0,066 atm), Intrakranielt tryk kan stige med en dunkende hovedpine . Hvis den er forbundet med en høj, kan den høje tilførsel af ilt til hjernen øge risikoen for ilt -toksicitet i centralnervesystemet ved delvise tryk, der normalt anses for acceptabel.

Hos mange mennesker forårsager en høj en følelse af åndenød, men manglen på dette symptom er ingen garanti for, at de andre virkninger ikke forekommer. En betydelig procentdel af dødsfald på grund af genopblussen har været forbundet med CO 2 -retention. Virkningerne af høj kan tage flere minutter til timer at løse, når årsagen er fjernet.

Diagnose

Blodgastest kan udføres, typisk ved radial arteriepunktur , i tilfælde af akutte vejrtrækningsproblemer eller anden akut medicinsk sygdom. Hyperkapni defineres generelt som et arterielt blodkuldioxidindhold i blodet over 45 mmHg (6 kPa). Da kuldioxid er i ligevægt med kulsyre i blodet, driver hyperkapni serum -pH ned, hvilket resulterer i respiratorisk acidose. Klinisk er virkningen af hyperkapni på pH estimeret anvendelse af forholdet mellem det arterielle tryk af carbondioxid til koncentrationen af bicarbonation, .

Tolerance

Se også: Kuldioxid § Toksicitet
Tolerance over for øget atmosfærisk CO 2 -koncentration
%CO 2 i
inspireret luft 		Forventet tolerance for nyttig aktivitet ved fortsat eksponering for forhøjet CO 2
Varighed Stor begrænsning
0,028 livstid atmosfære, år 1780
0,04 livstid nuværende atmosfære
0,5 livstid ingen påviselige begrænsninger (Bemærk: henvises til moderne forskning i kuldioxid#Under 1%, der viser målbare effekter under 1%.)
1.0 livstid
1.5 > 1 måned let respirationsstimulering
2.0 > 1 måned
2.5 > 1 måned
3.0 > 1 måned moderat respiratorisk stimulation
3.5 > 1 uge
4.0 > 1 uge moderat respiratorisk stimulation, overdreven respiratorisk reaktion på træning
4.5 > 8 timer
5.0 > 4 timer fremtrædende åndedrætsstimulering, overdreven respiratorisk reaktion på træning
5.5 > 1 time
6,0 > 0,5 timer fremtrædende åndedrætsstimulering, overdreven respiratorisk reaktion på træning, begyndelsen på mental forvirring
6.5 > 0,25 timer
7,0 > 0,1 timer begrænsning ved dyspnø og mental forvirring

CO 2 -toksicitet i dyremodeller

Test udført på hundehunde viste den fysiologiske virkning af kuldioxid på dyrets krop: efter indånding af en 50% CO 2 og 50% luftblanding steg åndedrætsbevægelsen i ca. 2 minutter, og derefter faldt den i 30 til 90 minutter. Hill og Flack viste, at CO 2 -koncentrationer op til 35% har en spændende effekt på både cirkulation og åndedræt, men dem over 35% er deprimerende over for dem. Blodtrykket (BP) faldt forbigående under den øgede åndedrætsbevægelse og steg derefter igen og fastholdt det oprindelige niveau et stykke tid. Hjertefrekvensen faldt en smule lige efter inhalation af gasblandingen. Det menes, at den første BP -depression med den nedsatte hjertefrekvens skyldes den direkte deprimerende virkning af CO 2 på hjertet, og at blodtrykets tilbagevenden til dets oprindelige niveau skyldtes den hurtige stigning af . Efter 30-90 minutter var åndedrætscentret deprimeret, og hypotension opstod gradvist eller pludselig fra nedsat hjerteudgang, hvilket førte til en apnø og til sidst til kredsløbsstop.

Ved højere koncentrationer af CO 2 opstod bevidstløshed næsten øjeblikkeligt, og åndedrætsbevægelsen ophørte på 1 minut. Efter et par minutters apnø blev der set cirkulationsstop. Disse fund indebærer, at dødsårsagen ved indånding af høje koncentrationer af CO 2 ikke er hypoxien, men forgiftningen af ​​kuldioxid.

Behandling

Behandlingen af ​​akut hyperkapnisk respirationssvigt afhænger af den underliggende årsag, men kan omfatte medicin og mekanisk åndedrætsstøtte. Hos dem uden kontraindikationer bruges ikke-invasiv ventilation (NIV) ofte frem for invasiv mekanisk ventilation . Tidligere blev stoffet doxapram (et åndedrætsstimulerende middel) brugt til hyperkapni ved akut forværring af kronisk obstruktiv lungesygdom, men der er få beviser for at understøtte brugen i forhold til NIV, og det findes ikke i de seneste faglige retningslinjer.

Meget alvorligt respirationssvigt, hvor hyperkapni også kan være til stede, behandles ofte med ekstrakorporeal membranoxygenering (ECMO), hvor ilt tilsættes og kuldioxid fjernes direkte fra blodet.

En relativt ny metode er fjernelse af ekstrakorporeal carbondioxid (ECCO 2 R). Denne teknik fjerner CO 2 fra blodbanen og kan reducere den tid, mekanisk ventilation er nødvendig for dem med AHRF; det kræver mindre mængder blodgennemstrømning sammenlignet med ECMO.

Terminologi

Hyperkapni er det modsatte af hypokapni , tilstanden med unormalt reducerede niveauer af kuldioxid i blodet.

Se også

Referencer

eksterne links

Klassifikation