Jump to content

Гиперкапния

Гиперкапния
Другие имена Гиперкапния, CO 2 , отравление углекислым газом задержка
Симптомы гиперкапнии
Основные симптомы отравления углекислым газом по увеличению объемного процента в воздухе. [1] [2]
Специальность Пульмонология , медицина интенсивной терапии

Гиперкапния (от греческого «гипер» = «выше» или «слишком много» и «капнос » = « дым »), также известная как гиперкапния и CO 2 задержка , представляет собой состояние аномально повышенного уровня углекислого газа (CO 2 ) в крови. Углекислый газ является газообразным продуктом организма метаболизма и обычно выводится через легкие . Углекислый газ может накапливаться при любых состояниях, вызывающих гиповентиляцию , снижение альвеолярной вентиляции (выведение воздуха из мелких мешочков легких, где происходит газообмен ), а также в результате вдыхания CO 2 . Неспособность легких выводить углекислый газ или вдыхание повышенного уровня CO 2 приводит к респираторному ацидозу . В конце концов организм компенсирует повышенную кислотность, сохраняя щелочь в почках. Этот процесс известен как «метаболическая компенсация».

Острая гиперкапния называется острой гиперкапнической дыхательной недостаточностью ( ОРЛ ) 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 с использованием маски или механической вентиляции .

Гиперкапния представляет собой опасность подводного плавания, связанную с нырянием с задержкой дыхания, подводным плаванием с аквалангом, особенно с ребризерами, и глубокими погружениями, когда она связана с повышенной плотностью дыхательного газа из-за высокого давления окружающей среды. [3] [4] [5]

Признаки и симптомы

[ редактировать ]

Гиперкапния может возникать на фоне основного заболевания, и симптомы могут быть связаны с этим состоянием или непосредственно с гиперкапнией. Специфическими симптомами, связанными с ранней гиперкапнией, являются одышка (одышка), головная боль, спутанность сознания и летаргия. Клинические признаки включают покраснение кожи, полный пульс (частотный пульс), учащенное дыхание , преждевременное сердцебиение , мышечные подергивания и взмахи руками ( астериксис ). риск опасных нарушений сердечного ритма . Увеличивается [6] [7] Гиперкапния также возникает, когда дыхательный газ загрязнен двуокисью углерода или газообмен в дыхательных путях не успевает за метаболическим производством углекислого газа, что может произойти, когда плотность газа ограничивает вентиляцию при высоком атмосферном давлении. [3]

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

Углекислый газ является нормальным продуктом обмена веществ, но он накапливается в организме, если вырабатывается быстрее, чем выводится. Во время напряженных физических упражнений скорость производства углекислого газа может увеличиться более чем в десять раз по сравнению со скоростью производства во время покоя. Углекислый газ растворяется в крови и выводится путем газообмена в легких при дыхании. [10] Гиперкапния обычно вызвана гиповентиляцией , заболеванием легких или нарушением сознания . Это также может быть вызвано воздействием окружающей среды, содержащей аномально высокие концентрации углекислого газа, например, в результате вулканической или геотермальной активности, или при повторном вдыхании выдыхаемого углекислого газа . В этой ситуации гиперкапния может также сопровождаться респираторным ацидозом . [11]

Острая гиперкапническая дыхательная недостаточность может возникнуть при остром заболевании, вызванном хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ), деформацией грудной клетки, некоторыми формами нервно-мышечных заболеваний (например, миастении ) и синдромом гиповентиляции при ожирении . [12] ОГСН может также развиваться при любой форме дыхательной недостаточности, при которой дыхательные мышцы истощаются, например, при тяжелой пневмонии и острой тяжелой астме . Это также может быть следствием глубокого подавления сознания, например, передозировки опиоидов . [ нужна ссылка ]

Во время дайвинга

[ редактировать ]

Нормальное дыхание у дайверов приводит к альвеолярной гиповентиляции , приводящей к неадекватному удалению CO 2 или гиперкапнии. Работа Ланфье в Экспериментальном водолазном подразделении ВМС США ответила на вопрос: «Почему дайверы недостаточно дышат?»: [13]

  • Повышенное содержание вдыхаемого кислорода ( ) при 4 атм (400 кПа) приходилось не более 25% повышения содержания CO 2 в конце прилива (ET CO 2 ) [14] Вышеуказанные значения получены при той же скорости работы при дыхании воздухом чуть ниже поверхности. [15] [16] [17] [4]
  • Повышенная работа дыхания обуславливает большую часть подъема ( уравнение альвеолярного газа ) при воздействиях выше 1 атм (100 кПа), о чем свидетельствуют результаты, когда азот был заменен гелием при давлении 4 атм (400 кПа). [15] [16] [17] [4]
  • На неадекватную дыхательную реакцию на нагрузку указывал тот факт, что, несмотря на значения в покое в пределах нормы, заметно повышался при нагрузке, даже когда дайверы дышали воздухом на глубине всего несколько футов. [15] [16] [17] [4]

Существует множество причин, по которым углекислый газ не выводится полностью при выдохе дайвера:

Пропустить дыхание

[ редактировать ]

Пропускное дыхание — спорный метод сохранения дыхательного газа при использовании подводного плавания с открытым контуром , который заключается в кратковременной задержке дыхания между вдохом и выдохом (т. е. «пропуске» дыхания). Это может привести к тому, что CO 2 не будет эффективно выдыхаться. [19] Риск разрыва легкого ( легочная баротравма при подъеме) увеличивается, если во время подъема задерживается дыхание. Это особенно контрпродуктивно при использовании ребризера , в котором в процессе дыхания газ прокачивается по «петле», проталкивая углекислый газ через скруббер и смешивая только что введенный кислород. [5]

замкнутого цикла При погружениях с ребризером выдыхаемый углекислый газ необходимо удалять из дыхательной системы, обычно с помощью скруббера, содержащего твердое химическое соединение с высоким сродством к CO 2 , такое как натронная известь . Если его не удалить из системы, его можно вдохнуть повторно, что приведет к увеличению концентрации во вдыхании. [20]

В гипербарических условиях гиперкапния способствует азотному наркозу и кислородной токсичности , вызывая расширение сосудов головного мозга, что увеличивает дозу кислорода, поступающего в мозг. [18]

Механизм

[ редактировать ]

Гиперкапния обычно вызывает рефлекс, который увеличивает дыхание и доступ кислорода (O 2 ), например, пробуждение и поворот головы во время сна. Нарушение этого рефлекса может привести к летальному исходу, например, как фактор, способствующий развитию синдрома внезапной детской смерти . [21]

Гиперкапния может вызывать увеличение сердечного выброса, повышение артериального давления (более высокие уровни углекислого газа стимулируют аортальные и сонные хеморецепторы с афферентами -CN IX и X- к продолговатому мозгу с последующими хроно- и инотропными эффектами), [ нужны разъяснения ] и склонность к сердечным аритмиям . Гиперкапния может повысить сопротивление легочных капилляров. [ нужна ссылка ]

Физиологические эффекты

[ редактировать ]

Высокое артериальное парциальное давление углекислого газа ( ) вызывает изменения в активности мозга, которые отрицательно влияют как на тонкий мышечный контроль, так и на мышление. Изменения ЭЭГ , указывающие на незначительные наркотические эффекты, могут быть обнаружены по в конце выдоха ( парциальному давлению углекислого газа ) увеличивается с 40 торр (0,053 атм) до примерно 50 торр (0,066 атм). Дайвер не обязательно замечает эти эффекты. [10]

Более высокие уровни обладают более сильным наркотическим действием: спутанность сознания и иррациональное поведение могут возникнуть при температуре около 72 торр (0,095 атм), а потеря сознания - при температуре около 90 торр (0,12 атм). Высокий вызывает реакцию «бей или беги», влияет на уровень гормонов и может вызывать тревогу, раздражительность и неадекватные реакции или реакции паники, которые могут быть вне контроля субъекта, иногда практически без предупреждения. Еще одним эффектом является расширение сосудов, особенно в коже, где сообщается о чувстве неприятного жара, и в мозге, где кровоток может увеличиваться на 50% за один раз. 50 торр (0,066 атм.), внутричерепное давление может повыситься с пульсирующей головной болью. Если это связано с высоким высокая доставка кислорода в мозг может увеличить риск кислородной токсичности ЦНС при парциальных давлениях, которые обычно считаются приемлемыми. [10]

У многих людей высокий вызывает ощущение одышки, но отсутствие этого симптома не является гарантией того, что не возникнут другие эффекты. Значительный процент смертей от ребризеров был связан с задержкой CO 2 . Эффекты высокого Решение проблемы после устранения причины может занять от нескольких минут до нескольких часов. [10]

Диагностика

[ редактировать ]

Анализ газов крови может проводиться, как правило, путем пункции лучевой артерии при острых проблемах с дыханием или других острых медицинских заболеваниях. Гиперкапнию обычно определяют 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 рН оценивают по отношению артериального давления углекислого газа к концентрации бикарбонат-иона, . [ нужна ссылка ]

Толерантность

[ редактировать ]
Толерантность к повышенной CO 2 в атмосфере концентрации [8]
%CO 2 в
вдохновенный воздух
Ожидаемая толерантность к полезной активности при продолжительном воздействии повышенного содержания CO 2
Продолжительность Основное ограничение
0.03 продолжительность жизни атмосфера, 1780 год. [22]
0.04 продолжительность жизни текущая атмосфера
0.5 продолжительность жизни нет обнаруживаемых ограничений (Примечание: обратитесь к современным исследованиям углекислого газа # Ниже 1% , которые показывают измеримые эффекты ниже 1%).
1.0 продолжительность жизни
1.5 > 1 месяца легкая стимуляция дыхания
2.0 > 1 месяца
2.5 > 1 месяца
3.0 > 1 месяца умеренная стимуляция дыхания
3.5 > 1 неделя
4.0 > 1 неделя умеренная респираторная стимуляция, усиленная дыхательная реакция на физическую нагрузку
4.5 > 8 часов
5.0 > 4 часа выраженный респираторный стимул, усиленная дыхательная реакция на физическую нагрузку
5.5 > 1 часов
6.0 > 0,5 часов выраженный респираторный стимул, усиленная дыхательная реакция на физическую нагрузку, начало спутанности сознания.
6.5 > 0,25 часа
7.0 > 0,1 часа ограничение из-за одышки и спутанности сознания

Токсичность CO 2 на животных моделях

[ редактировать ]

Опыты, проведенные на беспородных собаках, показали физиологическое действие углекислого газа на организм животного: после вдыхания смеси 50% CO 2 и 50% воздуха дыхательные движения усиливались примерно на 2 минуты, а затем уменьшались на 30-90 минут. минут. Хилл и Флэк показали, что концентрации CO 2 до 35% оказывают возбуждающее действие как на кровообращение, так и на дыхание, но концентрации выше 35% оказывают на них угнетающее действие. [ нужна ссылка ] Артериальное давление (АД) временно снижалось во время усиленного дыхательного движения, а затем снова повышалось и некоторое время сохранялось на исходном уровне. Сразу после вдыхания газовой смеси частота сердечных сокращений несколько замедлилась. Считается, что начальная депрессия АД с уменьшением частоты сердечных сокращений обусловлена ​​прямым угнетающим действием СО 2 на сердце, а возвращение АД к исходному уровню произошло за счет быстрого повышения . Через 30–90 минут дыхательный центр угнетался, и гипотензия возникала постепенно или внезапно из-за снижения сердечного выброса, что приводило к апноэ и, в конечном итоге, к остановке кровообращения.

При более высоких концентрациях CO 2 потеря сознания наступала почти мгновенно, а дыхательные движения прекращались через 1 минуту. Через несколько минут апноэ наблюдалась остановка кровообращения. Эти данные позволяют предположить, что причиной смерти при вдыхании высоких концентраций CO 2 является не гипоксия, а интоксикация углекислым газом. [23]

Лечение острой гиперкапнической дыхательной недостаточности зависит от основной причины и может включать медикаментозное лечение и механическую респираторную поддержку. У пациентов без противопоказаний неинвазивная вентиляция (НИВ) часто используется вместо инвазивной механической вентиляции . [12] В прошлом препарат доксапрам (стимулятор дыхания) использовался при гиперкапнии при обострении хронической обструктивной болезни легких , но доказательств в поддержку его использования по сравнению с НИВЛ мало. [24] и это не фигурирует в последних профессиональных руководствах. [12]

Очень тяжелую дыхательную недостаточность, при которой также может присутствовать гиперкапния, часто лечат с помощью экстракорпоральной мембранной оксигенации (ЭКМО), при которой к крови добавляют кислород и удаляют углекислый газ непосредственно из крови. [25]

Относительно новым методом является экстракорпоральное удаление углекислого газа (ECCO 2 R). Этот метод удаляет CO 2 из кровотока и может сократить время, необходимое для искусственной вентиляции легких у пациентов с AHRL; для этого требуется меньший объем кровотока по сравнению с ЭКМО. [25] [26]

Терминология

[ редактировать ]

Гиперкапния является противоположностью гипокапнии , состояния аномального снижения уровня углекислого газа в крови.

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Токсичность воздействия углекислого газа, симптомы отравления CO 2 , пределы воздействия углекислого газа и ссылки на процедуры тестирования на токсичный газ. Дэниел Фридман - InspectAPedia
  2. ^ Дэвидсон, Клайв. 7 февраля 2003 г. «Морское уведомление: углекислый газ: опасность для здоровья». Австралийское управление морской безопасности.
  3. ^ Перейти обратно: а б с д и Энтони, Гэвин; Митчелл, Саймон Дж. (2016). Поллок, Северо-Запад; Селлерс, Ш.; Годфри, Дж. М. (ред.). Респираторная физиология дайвинга с ребризером (PDF) . Ребризеры и научный дайвинг. Материалы семинара NPS/NOAA/DAN/AAUS 16–19 июня 2015 г. Центр морских наук Ригли, остров Каталина, Калифорния. стр. 66–79.
  4. ^ Перейти обратно: а б с д и ж Ланфье Э.Х. (1956). «Физиология азотно-кислородной смеси. Этап 5. Добавлено дыхательное мертвое пространство (значение в тестах по отбору персонала) (физиологические эффекты в условиях дайвинга)». Технический отчет экспериментального водолазного подразделения ВМС США . AD0725851.
  5. ^ Перейти обратно: а б с д Митчелл, Саймон (август 2008 г.). «Четвертое: удержание углекислого газа». В Маунте, Том; Дитури, Джозеф (ред.). Энциклопедия разведки и дайвинга на смешанном газе (1-е изд.). Майами-Шорс, Флорида: Международная ассоциация дайверов на найтроксе. стр. 279–286. ISBN  978-0-915539-10-9 .
  6. ^ Стапчинский Дж. С., «Глава 62. Респираторная недостаточность» (Глава). Тинтиналли Дж.Э., Келен Г.Д., Стапчински Дж.С., Ма О.Дж., Клайн Д.М.: «Неотложная медицина Тинтиналли: комплексное учебное пособие», 6-е издание: «Ошибка страницы» . Архивировано из оригинала 7 июля 2011 г. Проверено 26 мая 2009 г. .
  7. ^ Морган Дж.Э. младший, Михаил М.С., Мюррей М.Дж., «Глава 3. Дыхательные системы» (Глава). Морган Дж.Э. младший, Михаил М.С., Мюррей М.Дж.: Клиническая анестезиология, 4-е издание: «AccessMedicine – Анестезиология Ланге: Ключевые понятия» . Архивировано из оригинала 14 апреля 2008 г. Проверено 26 мая 2009 г. .
  8. ^ Перейти обратно: а б Ламбертсен, Кристиан Дж. (1971). «Толерантность и токсичность углекислого газа». Центр данных об экологическом биомедицинском стрессе, Институт экологической медицины, Медицинский центр Пенсильванского университета . Отчет IFEM № 2–71.
  9. ^ Глатте-младший HA; Моцай Г.Дж.; Уэлч Б.Е. (1967). «Исследования толерантности к углекислому газу». Технический отчет школы аэрокосмической медицины Брукса, Техасской школы аэрокосмической медицины . ЗРК-ТР-67-77.
  10. ^ Перейти обратно: а б с д Шикофф, Барбара; Варкандер, Дэн (28 февраля 2018 г.). «Что за шумиха вокруг содержания CO 2 в дыхательном газе?» . Шируотер.com .
  11. ^ Демент, Рот, Крайгер, «Принципы и практика медицины сна», 3-е издание, 2000, стр. 887. [ мертвая ссылка ]
  12. ^ Перейти обратно: а б с Дэвидсон, А. Крейг; Бэнхэм, Стивен; Эллиотт, Марк; Кеннеди, Дэниел; Гелдер, Колин; Глоссоп, Аластер; Черч, Алистер Колин; Криг-Браун, Бен; Додд, Джеймс Уильям; Фелтон, Тим; Фуэкс, Бернар; Мэнсфилд, Ли; Макдоннелл, Линн; Паркер, Роберт; Паттерсон, Кэролайн Мари; Совани, Милинд; Томас, Линн (14 марта 2016 г.). «Руководство BTS/ICS по искусственной вентиляции легких при острой гиперкапнической дыхательной недостаточности у взрослых» . Торакс . 71 (Приложение 2): ii1–ii35. doi : 10.1136/thoraxjnl-2015-208209 . ПМИД   26976648 .
  13. ^ Перейти обратно: а б Руководство по водолазному делу ВМС США, 6-я редакция . США: Командование морских систем ВМС США. 2006. Архивировано из оригинала 2 мая 2008 г. Проверено 10 июня 2008 г.
  14. ^ ET CO 2 определяется как уровень углекислого газа, выделяющегося в конце выдоха.
  15. ^ Перейти обратно: а б с Ланфье, Э.Х. (1955). «Физиология азотно-кислородной смеси, фазы 1 и 2». Технический отчет экспериментального водолазного подразделения ВМС США . AD0784151.
  16. ^ Перейти обратно: а б с Ланфьер Э.Х., Ламбертсен С.Дж., Фундербурк Л.Р. (1956). «Физиология азотно-кислородной смеси - Фаза 3. Система отбора проб газа в конце прилива. Регулирование содержания углекислого газа у дайверов. Тесты на чувствительность к углекислому газу». Технический отчет экспериментального водолазного подразделения ВМС США . AD0728247.
  17. ^ Перейти обратно: а б с Ланфье Э.Х. (1958). «Физиология азотно-кислородной смеси. Этап 4. Чувствительность к углекислому газу как потенциальное средство подбора персонала. Этап 6. Регуляция углекислого газа в условиях водолазных работ». Технический отчет экспериментального водолазного подразделения ВМС США . AD0206734.
  18. ^ Перейти обратно: а б с Митчелл, Саймон (9 мая 2016 г.). «Дыхательная недостаточность в техническом дайвинге» . ДАН Южная Африка. Архивировано из оригинала 13 ноября 2021 г. Проверено 6 октября 2021 г. - через YouTube .
  19. ^ Чешир, Уильям П.; Отт, Майкл С. (2001). «Головная боль у дайверов». Головная боль: Журнал боли в голове и лице . 41 (3): 235–247. дои : 10.1046/j.1526-4610.2001.111006235.x . ПМИД   11264683 . S2CID   36318428 . Углекислый газ может незаметно накапливаться у дайвера, который намеренно периодически задерживает дыхание (пропускает дыхание) в ошибочной попытке сохранить воздух.
  20. ^ Ричардсон, Дрю; Мендуно, Майкл; Шривз, Карл, ред. (1996). «Материалы Ребризер-форума 2.0». Семинар по дайвингу и технологиям. : 286.
  21. ^ Кинни, Ханна С; Тач, Брэдли Т. (2009). «Синдром внезапной детской смерти» . Медицинский журнал Новой Англии . 361 (8): 795–805. дои : 10.1056/NEJMra0803836 . ПМЦ   3268262 . ПМИД   19692691 .
  22. ^ «Текущий и исторический график уровней углекислого газа (CO2)» . Co2levels.org . Проверено 11 июня 2022 г.
  23. ^ Перментье, Крис; Веркаммен, Стивен; Соэтарт, Сильвия; Шеллеманс, Кристиан (4 апреля 2017 г.). «Отравление углекислым газом: обзор литературы о часто забываемой причине интоксикации в отделении неотложной помощи» . Международный журнал неотложной медицины . 10 (1): 14. дои : 10.1186/s12245-017-0142-y . ISSN   1865-1372 . ПМК   5380556 . ПМИД   28378268 .
  24. ^ Гринстоун, М.; Лассерсон, Ти Джей (2003). «Доксапрам при дыхательной недостаточности вследствие обострения хронической обструктивной болезни легких». Кокрейновская база данных систематических обзоров (1): CD000223. дои : 10.1002/14651858.CD000223 . ПМИД   12535393 .
  25. ^ Перейти обратно: а б Пизани, Лара; Поластри, Массимилиано; Пачилли, Анжела Мария Грация; Нава, Стефано (2018). «Экстракорпоральная поддержка легких при гиперкапнической дыхательной недостаточности» . Респираторная помощь . 63 (9): 1174–1179. doi : 10.4187/respcare.06277 . ПМИД   30166412 .
  26. ^ Моралес-Кинтерос, Луис; Дель Сорбо, Лоренцо; Артигас, Антонио (2019). «Экстракорпоральное удаление углекислого газа при острой гиперкапнической дыхательной недостаточности» . Анналы интенсивной терапии . 9 (1): 79. дои : 10.1186/s13613-019-0551-6 . ПМК   6606679 . PMID   31267300 .
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: a4a3aebffd04b8be5716974769948d36__1718571720
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/a4/36/a4a3aebffd04b8be5716974769948d36.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Hypercapnia - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)