Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Гиперкапния
Симптомы гиперкапнии
Основные симптомы отравления углекислым газом из-за увеличения объемного процента в воздухе. [1] [2]
СпециальностьПульмонология , реаниматология

Гиперкапния (от греч. Hyper = «выше» или «слишком много» и kapnos = « дым »), также известная как гиперкарбия и задержка CO 2 , представляет собой состояние аномально повышенного уровня углекислого газа (CO 2 ) в крови. Углекислый газ - это газообразный продукт метаболизма организма, который обычно выводится через легкие . Углекислый газ может накапливаться в любом состоянии, вызывающем гиповентиляцию , снижение альвеолярной вентиляции.(очистка воздуха от небольших мешочков легкого, где происходит газообмен ). Неспособность легких очищать углекислый газ приводит к респираторному ацидозу . В конце концов, организм компенсирует повышенную кислотность, удерживая щелочь в почках, и этот процесс известен как «метаболическая компенсация».

Острая гиперкапния называется острой гиперкапнической дыхательной недостаточностью ( AHRF ) и требует неотложной медицинской помощи, поскольку обычно возникает в контексте острого заболевания. Хроническая гиперкапния, при которой обычно присутствует метаболическая компенсация, может вызывать симптомы, но обычно не является неотложной ситуацией. В зависимости от сценария обе формы гиперкапнии можно лечить медикаментозно, с помощью неинвазивной вентиляции на основе маски или с помощью механической вентиляции .

Гиперкапния - это опасность подводного плавания, связанная с погружением с задержкой дыхания, подводным плаванием с аквалангом, особенно на ребризерах, и глубоким погружением, когда она связана с повышенной плотностью дыхательного газа из-за высокого давления окружающей среды. [3] [4] [5]

Признаки и симптомы [ править ]

Гиперкапния может возникать в контексте основного состояния здоровья, а симптомы могут относиться к этому состоянию или непосредственно к гиперкапнии. Специфические симптомы, относящиеся к ранней гиперкапнии, включают одышку (одышку), головную боль, спутанность сознания и летаргию. Клинические признаки включают покраснение кожи, полный пульс (ограничивающий пульс), учащенное дыхание , преждевременное сердцебиение , мышечные подергивания и взмахи ладоней ( астериксис ). Увеличивается риск опасных нарушений сердечного ритма . [6] [7]Гиперкапния также возникает, когда вдыхаемый газ загрязнен углекислым газом или когда дыхательный газообмен не успевает за метаболическим производством углекислого газа, что может произойти, когда плотность газа ограничивает вентиляцию при высоком давлении окружающей среды. [3]

При тяжелой гиперкапнии (обычно выше 10 кПа или 75 мм рт. Ст. ) Симптоматика прогрессирует до дезориентации, паники , гипервентиляции , судорог , потери сознания и, в конечном итоге, смерти . [8] [9]

Причины [ править ]

Углекислый газ является нормальным продуктом метаболизма, но он накапливается в организме, если вырабатывается быстрее, чем выводится. Скорость продуктивности может увеличиваться более чем в десять раз от состояния покоя до физических нагрузок. Двуокись углерода растворяется в крови и выводится путем газообмена в легких во время дыхания. [10] Гиперкапния обычно вызывается гиповентиляцией , заболеванием легких или снижением сознания . Это также может быть вызвано воздействием окружающей среды, содержащей аномально высокие концентрации углекислого газа, например, из-за вулканической или геотермальной активности, или повторного вдыхания выдыхаемого углекислого газа.. В этой ситуации гиперкапния также может сопровождаться респираторным ацидозом. [11]

Острая гиперкапническая дыхательная недостаточность может возникать при остром заболевании, вызванном хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ), деформацией грудной стенки, некоторыми формами нервно-мышечных заболеваний (такими как миастения и синдром гиповентиляции ожирения) . [12] AHRF может также развиваться в любой форме. дыхательная недостаточность, при которой дыхательные мышцы истощаются, например тяжелая пневмония и острая тяжелая астма . Это также может быть следствием глубокого подавления сознания, например передозировкой опиоидов . [ цитата необходима ]

Во время дайвинга [ править ]

Нормальное дыхание у дайверов приводит к гиповентиляции альвеол, что приводит к недостаточному выведению CO 2 или гиперкапнии. Работа Ланфьера в экспериментальном водолазном подразделении ВМС США ответила на вопрос: «Почему дайверы не дышат достаточно?»: [13]

  • Более высокий уровень вдыхаемого кислорода ( ) при 4 атм (400 кПа) составлял не более 25% повышения концентрации CO 2 в конце выдоха (ET CO 2 ) [14] выше значений, обнаруженных при той же скорости работы при вдыхании воздуха чуть ниже поверхности. . [15] [16] [17] [4]
  • Увеличение работы дыхания составило большую часть повышения ( уравнение альвеолярного газа ) при воздействии выше 1 атм (100 кПа), на что указывают результаты, когда гелий был заменен азотом при 4 атм (400 кПа). [15] [16] [17] [4]
  • На недостаточную вентиляционную реакцию на нагрузку указывает тот факт, что, несмотря на нормальные значения в состоянии покоя, она заметно повышалась при нагрузке, даже когда дайверы дышали воздухом на глубине всего несколько футов. [15] [16] [17] [4]

Существует ряд причин, по которым диоксид углерода не выводится полностью при выдохе дайвера:

  • Дайвер выдыхает в сосуд, который не позволяет всему CO 2 улетучиться в окружающую среду, например в длинную трубку , полнолицевую маску для дайвинга или водолазный шлем , а затем дайвер повторно выходит из этого сосуда, вызывая увеличение мертвого пространства. . [4]
  • Скруббер диоксида углерода в водолазе ребризера не удается удалить достаточное количество углекислого газа из контура (выше , вдохновенное CO 2 ), или дыхательный газ загрязнен СО 2 . [3]
  • Дайвер перетренирован, вырабатывая избыток углекислого газа из-за повышенной метаболической активности, и дыхательный газообмен не может успевать за метаболическим производством углекислого газа. [3]
  • Плотность газа ограничивает вентиляцию при высоком атмосферном давлении. Плотность от дыхательного газа выше по глубине, так что усилие , необходимое , чтобы полностью вдохе и выдохе увеличивается, что делает дыхание более трудным и менее эффективным (высокий работу дыхания ). [13] [3] Более высокая плотность газа также приводит к тому, что смешивание газа в легких становится менее эффективным, что увеличивает эффективное мертвое пространство. [4] [5]
  • Дайвер намеренно гиповентилирует , что называется «пропуском дыхания». [5]

Пропуск дыхания - это спорный метод экономии дыхательного газа при использовании акваланга с открытым контуром , который заключается в кратковременной задержке дыхания между вдохом и выдохом (то есть «пропуском» вдоха). Это приводит к неэффективному выдыханию CO 2 . [18] Риск разрыва легких ( баротравма легких при подъеме) увеличивается, если задерживать дыхание при подъеме. Это особенно контрпродуктивно с ребризером , где при дыхании газ нагнетается по «петле», проталкивая углекислый газ через скруббер и смешивая только что введенный кислород. [5]

При погружениях с ребризером с замкнутым контуром выдыхаемый углекислый газ должен удаляться из дыхательной системы, обычно с помощью скруббера, содержащего твердое химическое соединение с высоким сродством к CO 2 , например натриевую известь. [19] Если его не удалить из системы, его можно повторно вдохнуть, что приведет к увеличению вдыхаемой концентрации.

Механизм [ править ]

Гиперкапния обычно вызывает рефлекс, который увеличивает дыхание и доступ к кислороду (O 2 ), например, возбуждение и поворот головы во время сна. Нарушение этого рефлекса может быть фатальным, например, как фактор, способствующий развитию синдрома внезапной детской смерти . [20]

Гиперкапния может вызывать повышенный сердечный выброс, повышение артериального давления (более высокие уровни углекислого газа стимулируют хеморецепторы аорты и сонной артерии с афферентами -CN IX и X- в продолговатый мозг с последующими хроно- и инотропными эффектами) и склонность к сердечные аритмии . Гиперкапния может повысить сопротивление легочных капилляров. [ необходима цитата ]

Физиологические эффекты [ править ]

Высокое артериальное парциальное давление углекислого газа ( ) вызывает изменения в активности мозга, которые отрицательно сказываются как на тонком мышечном контроле, так и на рассуждении. Изменения ЭЭГ, обозначающие незначительные наркотические эффекты, могут быть обнаружены при увеличении парциального давления углекислого газа в конце выдыхаемого газа ( ) с 40 торр (0,053 атм) до приблизительно 50 торр (0,066 атм). Дайвер не обязательно замечает эти эффекты. [10]

Более высокие уровни обладают более сильным наркотическим эффектом: путаница и иррациональное поведение могут возникать около 72 торр (0,095 атм), а потеря сознания - около 90 торр (0,12 атм). Высокий уровень вызывает реакцию борьбы или бегства, влияет на уровень гормонов и может вызвать беспокойство, раздражительность и неуместные или панические реакции, которые могут быть вне контроля субъекта, иногда без предупреждения. Вазодилатация - еще один эффект, особенно в коже, где сообщается о неприятном жаре, и в мозге, где кровоток может увеличиваться на 50% при давлении 50 торр (0,066 атм), внутричерепное давление может повышаться с пульсирующей головной болью. . Если это связано с высокимвысокая доставка кислорода к мозгу может увеличить риск кислородного отравления ЦНС при парциальных давлениях, которые обычно считаются приемлемыми. [10]

У многих людей кайф вызывает чувство одышки, но отсутствие этого симптома не гарантирует, что другие эффекты не возникнут. Значительный процент смертей, связанных с ребризерами, был связан с задержкой CO 2 . Последствия кайфа могут занять от нескольких минут до часов после устранения причины. [10]

Диагноз [ править ]

Анализ газов крови может проводиться, как правило, путем пункции лучевой артерии при острых проблемах с дыханием или других острых заболеваниях. Гиперкапния обычно определяется как уровень углекислого газа в артериальной крови выше 45 мм рт. Ст. (6 кПа). Поскольку углекислый газ находится в равновесии с угольной кислотой в крови, гиперкапния снижает pH сыворотки, что приводит к респираторному ацидозу. Клинически влияние гиперкапнии на pH оценивается с помощью отношения артериального давления углекислого газа к концентрации иона бикарбоната . [ необходима цитата ]

Терпимость [ править ]

Смотрите также: Двуокись углерода § Токсичность
Толерантность к увеличению атмосферного СО 2 концентрации [8]
% CO 2 во
вдыхаемом воздухе		Ожидаемая переносимость полезной активности при продолжительном воздействии повышенного содержания CO 2
ПродолжительностьОсновное ограничение
0,028продолжительность жизниатмосфера, 1780 год [21]
0,04продолжительность жизнитекущая атмосфера
0,5продолжительность жизнинет обнаруживаемых ограничений (Примечание: см. современные исследования в области диоксида углерода # ниже 1%, которые показывают измеримые эффекты ниже 1%.)
1.0продолжительность жизни
1.5> 1 месяцмягкая респираторная стимуляция
2.0> 1 месяц
2,5> 1 месяц
3.0> 1 месяцумеренная респираторная стимуляция
3.5> 1 недели
4.0> 1 неделиумеренная респираторная стимуляция, повышенная респираторная реакция на упражнения
4.5> 8 часов
5.0> 4 часоввыраженный респираторный раздражитель, повышенная респираторная реакция на упражнения
5.5> 1 часа
6.0> 0,5 часавыраженный респираторный раздражитель, усиленная респираторная реакция на упражнения, начало умственной замешательства
6.5> 0,25 часов
7.0> 0,1 часовограничение одышкой и спутанностью сознания

Токсичность CO 2 на животных моделях [ править ]

Испытания, проведенные на беспородных собаках, показали физиологическое действие углекислого газа на организм животного: после вдыхания смеси 50% CO 2 и 50% воздуха дыхательное движение усилилось примерно на 2 минуты, а затем уменьшилось на 30-90. минут. Хилл и Флэк показали, что концентрация CO 2 до 35% оказывает возбуждающее действие как на кровообращение, так и на дыхание, но концентрация выше 35% оказывает на них угнетающее действие. [ необходима цитата ]Артериальное давление (АД) временно снижалось во время учащенного дыхательного движения, а затем снова повышалось и некоторое время сохранялось на исходном уровне. Сразу после вдыхания газовой смеси частота сердечных сокращений несколько снизилась. Считается, что первоначальное снижение АД со снижением частоты сердечных сокращений связано с прямым депрессивным действием СО 2 на сердце и что возвращение кровяного давления к исходному уровню произошло из-за быстрого повышения РаСО 2 . Через 30–90 минут дыхательный центр был подавлен, а гипотензия возникла постепенно или внезапно из-за снижения сердечного выброса, что привело к апноэ и, в конечном итоге, к остановке кровообращения.

При более высоких концентрациях CO 2 потеря сознания наступила почти мгновенно, и дыхательное движение прекратилось через 1 минуту. После нескольких минут апноэ была замечена остановка кровообращения. Эти данные означают, что причиной смерти при вдыхании высоких концентраций CO 2 является не гипоксия, а отравление углекислым газом. [22]

Лечение [ править ]

Лечение острой гиперкапнической дыхательной недостаточности зависит от первопричины, но может включать прием лекарств и механическую респираторную поддержку. У тех, у кого нет противопоказаний, часто используется неинвазивная вентиляция (НИВ), а не инвазивная механическая вентиляция . [12] В прошлом препарат доксапрам (стимулятор дыхания) использовался при гиперкапнии при обострении хронической обструктивной болезни легких, но мало доказательств, подтверждающих его использование по сравнению с НИВ, [23], и он не используется при последние профессиональные рекомендации. [12]

Очень тяжелая дыхательная недостаточность, при которой также может присутствовать гиперкапния, часто лечится с помощью экстракорпоральной мембранной оксигенации (ЭКМО), при которой кислород добавляется, а углекислый газ удаляется непосредственно из крови. [24]

Относительно новый метод - экстракорпоральное удаление диоксида углерода (ECCO 2 R). Этот метод удаляет CO 2 из кровотока и может сократить время, необходимое для искусственной вентиляции легких у пациентов с AHRF; требует меньших объемов кровотока по сравнению с ЭКМО. [24] [25]

Терминология [ править ]

Гиперкапния - это противоположность гипокапнии , состояния аномально пониженного уровня углекислого газа в крови.

См. Также [ править ]

  • Гипокапния  - состояние пониженного углекислого газа в крови, пониженный уровень углекислого газа.
  • Удушение инертным газом
  • Озеро Ниос  - кратерное озеро в северо-западном регионе Камеруна.
  • Подкисление океана  - постоянное снижение pH океанов Земли, вызванное поглощением двуокиси углерода.
  • Разрешающая гиперкапния
  • Waterboarding  - метод пыток, имитирующих утопление

Ссылки [ править ]

  1. ^ Токсичность воздействия углекислого газа, симптомы отравления CO 2 , пределы воздействия углекислого газа и ссылки на процедуры тестирования токсичных газов Даниэль Фридман - InspectAPedia
  2. ^ Дэвидсон, Клайв. 7 февраля 2003 г. «Морское уведомление: двуокись углерода: опасность для здоровья». Австралийское управление по безопасности на море.
  3. ^ a b c d e Энтони, Гэвин; Митчелл, Саймон Дж. (2016). Pollock, NW; Продавцы, SH; Годфри, JM (ред.). Респираторная физиология погружений с ребризером (PDF) . Ребризеры и научный дайвинг. Труды NPS / NOAA / DAN / AAUS 16-19 июня 2015 г. Семинар . Морской научный центр Ригли, остров Каталина, Калифорния. С. 66–79.
  4. ^ Б с д е е Lanphier EH (1956). «Физиология азотно-кислородной смеси. Фаза 5. Добавление мертвого дыхательного пространства (значение в тестах отбора персонала) (физиологические эффекты в условиях дайвинга)» . Технический отчет экспериментального водолазного подразделения ВМС США . AD0725851 . Проверено 10 июня 2008 .
  5. ^ a b c d Митчелл, Саймон (август 2008 г.). «Четвертое: задержка двуокиси углерода». В Маунт, Том; Дитури, Джозеф (ред.). Энциклопедия геологоразведочных работ и водолазных работ (1-е изд.) Майами-Шорс, Флорида: Международная ассоциация дайверов на найтроксе. С. 279–286. ISBN 978-0-915539-10-9.
  6. ^ Stapczynski J. S, "Глава 62. Респираторный дистресс" (Глава). Tintinalli JE, Kelen GD, Stapczynski JS, Ma OJ, Cline DM: Скорая медицинская помощь Тинтиналли: Комплексное учебное руководство, 6-е издание: « Архивная копия» . Архивировано из оригинала на 2011-07-07 . Проверено 26 мая 2009 .CS1 maint: archived copy as title (link).
  7. ^ Морган Г.Е., младший, Михаил М.С., Мюррей MJ, «Глава 3. Дыхательные системы» (Глава). Морган Г.Е., младший, Михаил М.С., Мюррей М.Дж .: Клиническая анестезиология, 4-е издание: «Архивная копия» . Архивировано из оригинала на 2008-04-14 . Проверено 26 мая 2009 .CS1 maint: archived copy as title (link).
  8. ^ а б Ламбертсен, Кристиан Дж. (1971). «Толерантность к двуокиси углерода и токсичность» . Центр данных по экологическому биомедицинскому стрессу, Институт экологической медицины, Медицинский центр Университета Пенсильвании . Отчет IFEM № 2–71 . Проверено 10 июня 2008 .
  9. ^ Glatte Jr HA; Моцай GJ; Уэлч Б.Е. (1967). «Исследования толерантности к углекислому газу» . Brooks AFB, Технический отчет Школы аэрокосмической медицины штата Техас . САМ-ТР-67-77 . Проверено 10 июня 2008 .
  10. ^ a b c d Шикофф, Барбара; Варкандер, Дэн (28 февраля 2018 г.). "Что такого шума вокруг CO 2 в вдыхаемом газе?" . www.shearwater.com .
  11. ^ Демент, Roth, Крюгер, «Принципы и практика медицины сна» 3е издание, 2000, стр. 887. [ мертвая ссылка ]
  12. ^ a b c Дэвидсон, А. Крейг; Банхэм, Стивен; Эллиотт, Марк; Кеннеди, Дэниел; Гелдер, Колин; Глоссоп, Аластер; Черч, Алистер Колин; Криг-Браун, Бен; Додд, Джеймс Уильям; Фелтон, Тим; Фоэкс, Бернар; Мэнсфилд, Ли; Макдоннелл, Линн; Паркер, Роберт; Паттерсон, Кэролайн Мари; Совани, Милинд; Томас, Линн (14 марта 2016 г.). «Руководство BTS / ICS по вентиляции легких при острой гиперкапнической дыхательной недостаточности у взрослых» . Торакс . 71 (Дополнение 2): ii1 – ii35. DOI : 10.1136 / thoraxjnl-2015-208209 . PMID 26976648 . 
  13. ^ a b Руководство по дайвингу ВМС США, 6-е издание . США: Командование военно-морских систем США. 2006 . Проверено 10 июня 2008 .
  14. ^ ET CO 2 определяется как уровень выброса углекислого газа в конце выдоха.
  15. ^ a b c Lanphier, EH (1955). «Физиология азотно-кислородной смеси, фазы 1 и 2» . Технический отчет экспериментального водолазного подразделения ВМС США . AD0784151 . Проверено 10 июня 2008 .
  16. ^ a b c Lanphier EH, Lambertsen CJ, Funderburk LR (1956). "Физиология азотно-кислородной смеси - Фаза 3. Система отбора проб газа в конце выдоха. Регулирование содержания углекислого газа у дайверов. Тесты на чувствительность к двуокиси углерода" . Технический отчет экспериментального водолазного подразделения ВМС США . AD0728247 . Проверено 10 июня 2008 .
  17. ^ a b c Lanphier EH (1958). «Физиология азотно-кислородной смеси. Фаза 4. Чувствительность к углекислому газу как потенциальное средство отбора персонала. Фаза 6. Регулирование углекислого газа в условиях дайвинга» . Технический отчет экспериментального водолазного подразделения ВМС США . AD0206734 . Проверено 10 июня 2008 .
  18. ^ Чешир, Уильям П.; Отт, Майкл C (2001). «Головная боль у дайверов». Головная боль: Журнал боли в голове и лице . 41 (3): 235–247. DOI : 10,1046 / j.1526-4610.2001.111006235.x . PMID 11264683 . Углекислый газ может незаметно накапливаться у дайвера, который намеренно задерживает дыхание с перерывами (пропускает дыхание) из-за ошибочной попытки сохранить воздух. 
  19. ^ Ричардсон, Дрю; Мендуно, Майкл; Шривз, Карл, ред. (1996). «Труды Rebreather Forum 2.0» . Научно-технический семинар по дайвингу. : 286 . Проверено 16 мая 2009 .
  20. ^ Кинни, Ханна C; Thach, Брэдли Т (2009). «Синдром внезапной детской смерти» . Медицинский журнал Новой Англии . 361 (8): 795–805. DOI : 10.1056 / NEJMra0803836 . PMC 3268262 . PMID 19692691 .  
  21. ^ http://www.co2levels.org
  22. ^ Перментье, Крис; Веркаммен, Стивен; Soetaert, Сильвия; Шеллеманс, Кристиан (4 апреля 2017 г.). «Отравление углекислым газом: обзор литературы о часто забываемой причине отравления в отделении неотложной помощи» . Международный журнал неотложной медицины . 10 . DOI : 10.1186 / s12245-017-0142-у . ISSN 1865-1372 . PMC 5380556 . PMID 28378268 .   
  23. ^ Greenstone, M .; Лассерсон, Т.Дж. (2003). «Доксапрам при недостаточности дыхания вследствие обострения хронической обструктивной болезни легких». Кокрановская база данных систематических обзоров (1): CD000223. DOI : 10.1002 / 14651858.CD000223 . PMID 12535393 . 
  24. ^ а б Пизани, Лара; Поластри, Массимилиано; Пачилли, Анджела Мария Грация; Нава, Стефано (2018). «Экстракорпоральная поддержка легких при гиперкапнической вентиляционной недостаточности» . Респираторная помощь . 63 (9): 1174–1179. DOI : 10.4187 / respcare.06277 . PMID 30166412 . 
  25. ^ Моралес-Кинтерос, Луис; Дель Сорбо, Лоренцо; Артигас, Антонио (2019). «Экстракорпоральное удаление углекислого газа при острой гиперкапнической дыхательной недостаточности» . Летопись интенсивной терапии . 9 (1): 79. DOI : 10,1186 / s13613-019-0551-6 . PMC 6606679 . PMID 31267300 .  

Внешние ссылки [ править ]

Классификация
D
  • МКБ - 10 : R06.8
  • МКБ - 9-CM : 786.09
  • MeSH : D006935
  • ЗаболеванияDB : 95