Υπερκαπνία

Στα ανθρώπινα όντα, η PACO2 και το αντιστοιχούν προς αυτή pH, διατηξρούνται σταθερά, παρά το μικρό εύρος φυσιολογικής; διακυμάνσεως(&). Παρόλο ότι μεγαλύτερη απόκλιση της τιμής του pH θα απ[ολήξει σε συστηματικές διαταραχές, παραμένει συχητήσιμο εάν πράγματι η υποερκαπνία είναι αφεαυτής επικίνδυνη. Πριν καταατεί ρουτίνα η μέτρηση της συγκέντρωσης του εκπνεόμενου CO2, κατά τη διάρκεια της αναισθησίας,η υπερκαπνία εμφανιζόταν τυχαία,σε σειρά μελετών, διαπιστώνεται εκπνκτικά κλαή αντοχή στην αύξηση της PaCO2 κια της αναπνευστικής οξέωσης, παρά το γεγονός ότι είναι γνωστό η υπ0ερκπανία μπορεί να προκαλέσει σειρά παθολογικών καταστάσεων, σε ποικιλία φυσιολογικών λειτουργιών, όπως η εγκεφαλική αιματική ροή, πνευμονική αρτηριακή πίεση(&), συσπαστικότητα του μυοκαρδίου, καρδιακό ρυθμό, και λεhιτουργία του ΑΝΣ. Η ακριβής πρόβλεψη των αντιδράσεψν στην υπερκαπνία είναι δύσκολη από το γεγονός ότι το CO2 μπορεί να δρά ευθέως ή εμμέσως μέσω της ταυτόχρονα προκαλούμενης αναπνευστικής οξέωσηςκια ότι οι επιδράσεις του σε διάφορες φυσιολογικές καταστάσεις μπορεί να εμφανίζονται αντίθετες ή δοσοεξαρτώμενες. Η υπερκαπνία είναι, πάντα, αποτέλεσμα κυψελιδικού υποαερισμού και αποτέλεσμα αύξησης του νεκρού χώρου,  προφανώς λόγω διαταραχών στα πνευμονικάτριχοειδή, όπως η θρόμβωση ή η φλεγμονή τους. Μπορεί, ακόμη να εμφανιστεί και σε περιπτώσεις ARDS. Σε μια καλά σχεδιασμένη πρόσφατη μελέτη(&,&) επί 2377 ασθενών με ARDS οι Bellani et al. βρήκαν ότι η μέση PaCO2 ήταν 46.0m m Hg (95% CI, 45.4–46.6) που αντιστοιχούσε σε μέση μείωση του pH  7.33 (95% CI, 7.32–7.33). Σε μια υποομάδα από 557 ασθενείς με σοβαρό ARDS σύφωνα με τον ορισμό Berlin, η μέση PaCo2 αυξάνεται επιπλέον, σε to 52.2mm Hg (95% CI, 50.7–53.7) με μέση τιμή pH of 7.27 (95% CI, 7.26–7.29). 
  Η συνιστώμενη τακτική της χορήγησης μηχανικού αερισμού, υπό συνθήκς προστασίας του πνευμονικού παρεγχύματος, δηλαδή με συθνθήκες μείψσης του αναπνεόμενου όγκου, ώστε να αποφευχθούν τα βαροτραύματα,  σε ασθενείς με ARDS μπορεί, ακόμη περιατέρω να αυξηθεί η PaCO2. Με ρύθμιση μέσου αναπνεόμενου όγκου, π.χ., 348±6mL, μέση τελοεκπνευστοική πίεση 16.4±0.4 cm H2O, και διαλείποοντα ανατεναγμό, οι Amato et al (&) παρατήρησαν μια μέση αύξηση σταδιακή αύξηση της μέσης PaCO2 από 38.1±1.6 ως 55.0±1.2mm Hg, μετά από 36 ώρες εφαρμογής μηχανικού αρισμού. με αντίστοιχη μελίωση του αρτηριακού pH από 7.32±0.02 σε 7.25±0.01. Στην μελέτη αυτή(&,&), η λεγόμενη 'επιτρεπτή υπερκπανία' δεν απέληξε σε κλινικά σημαντικές παρενέργειες, και ημμικρή αναπνευστική οξέωση θεωρήθηκε αμελητέα, συγκριτικά με την ολική βελτίωση της επιβίωσης, με χρήση της πριγραφόεμηης θεραπευτικής στρατηγικής.ΚΑτά πόσοι, αντίθετα, η 'επιτρεπτή υπερκαπνία' και η αναπνευσιτκή οξεωση θα μμπορούσε αντίθετα να εισφέρει ωφέλιμα κλινικά αποτελέσματα σε ασθενείς με ARDS μειώνοντας την απελευθέρωση προφλεγμονωδών παραγόντων, όπως έχει δειχθεί σε πειραματικές εργασίες, παραμένει ακόμη αδιευκρίνοιστο (&). Οι kreglkenow et al., (&) μελέτησαν την επίδραση της υπερκπανίας (PaCO2 >40 ως < 65mm Hg) και αναπνευστικήυ οξέωση(pH, < 7.40 ως > 7.15) κατά τη διάρκεια των πρώτων 31 ωρών, μηξχανικού αερισμού, σε μια post hoc συγκριτική ανάλυση, των αποτελεσμάτων από την χορήγηση υψηλού vs χαμηλού αναπνεόμενου όγκου σε ασιθεnείς με ARDS (&). Στην ομάδα που αεριζόταν με αναπνεόμενο όγκο  12 ml/kgr σωματικού βάρους, οι ευρευνητές βρήκαν ότι η προκύπτουσα υπερκαπνία και η αναπνευστική οξέωση απέληγαν σε μείωση ης θνητότητας, 28 ημερών, συγκριτικά με τους ασθενείς που διατηρούνταν με χαμηλκής paCO2 και pH ή, ακόμη και με ασθενείς που διατηρούνταν νε αναπνευστική αλκάλωση. ΤΑ ευρήματα αυτά ήταν περισσότερο εμφανή σε ασθενείς με ακόμη υψηλότερες τιμές. Εν τούτοις, το μικρό δείγμα σε αυτήν την εργασία καθιστά την ανάλυση των δεδομένων  προβληματική.
  Σε όψιμα ARDS μπορεί να εμφανιστεί αύξηση της PaCO2 λόγω μεταβολών στο πνευμονικό παρέγχυμα (&).  Οι μεταβολές αυτές ομοιάζουν με πνευμονικό εμφύσημα με μεπίωσητης πνευμονικής διατασιμότητας και απύξηση του νεκρού χώρου,που δείχνιουν σημαντική συσχέτιση μνε αύξηση της θνητότητας (&). Η συσχέτιση μεταξύ =της με΄πιωςη της PaCO2 κια της ύξησης της επιβίωσης έχει διχθεί μεταξύ ασθενών με ARDS σε θέση πρημηδόν. Έχει δειθεί ότι στη θέση αυτή, μειώνεται ο αριθμός των ατελεκτασιών μείωση του φυσιολογικού νεκρού χώρου και αύξηση του του ποσού του ομαλά αεριζόμενου πνεύμονος., Οι μελέτες αυτές δείχνουν ακόμη ότι η αύξηση της PaCΟ2 μπορεί να αποτελούν δείκτες των πνευμονικών βλαβών και ότι η μείωση της paCO2 μπορεί να είναι δείκτης μείωσης της κυψελιδικής πύκνωσης και του νεκρού χώρου, μέσω αποκατάστασης του κυψελιδικού χώρου και εφαρμογής λιγότερο ταυματικού μηχανικού αερισμού, που τελικά θα απολήξουν σε βελτίωση της επιβίωσης.    

1. Prys-Roberts C, Smith WD, Nunn JF: Accidental severe hypercapnia during anaesthesia. A case report and review of some physiological effects. Br J Anaesth 1967; 39:257–267
2. Hubmayr RD: Perspective on lung injury and recruitment: A skeptical look at the opening and collapse story. Am J Respir Crit Care Med 2002; 165:1647–1653
3. Nuckton TJ, Alonso JA, Kallet RH, et al: Pulmonary dead-space fraction as a risk factor for death in the acute respiratory distress syndrome. N Engl J Med 2002; 346:1281–1286
4. Bellani G, Laffey JG, Pham T, et al; LUNG SAFE Investigators; ESICM Trials Group: Epidemiology, patterns of care, and mortality for patients with acute respiratory distress syndrome in intensive care units in 50 countries. JAMA 2016; 315:788–800
5. Amato MB, Barbas CS, Medeiros DM, et al: Effect of a protectiveventilation strategy on mortality in the acute respiratory distress syndrome. N Engl J Med 1998; 338:347–354
6. Ismaiel NM, Henzler D: Effects of hypercapnia and hypercapnic acidosis on attenuation of ventilator-associated lung injury. Minerva Anestesiol 2011; 77:723–733
7. Kregenow DA, Rubenfeld GD, Hudson LD, et al: Hypercapnic acidosis and mortality in acute lung injury. Crit Care Med 2006; 34:1–7
8. The Acute Respiratory Distress Syndrome Network: Ventilation with lower tidal volumes as compared with traditional tidal volumes for acute lung injury and the acute respiratory distress syndrome. The Acute Respiratory Distress Syndrome Network. N Engl J Med 2000; 342:1301–1308
9. Gattinoni L, Bombino M, Pelosi P, et al: Lung structure and function in different stages of severe adult respiratory distress syndrome. JAMA 1994; 271:1772–1779

ΠΑΘΟΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ. Oρίζεται ως PaCO2>45 mmHg κια οφείλεται σε μείωση του κατά λεπτό αερισμού. Ο κατά λεπτό αερισμός εξαρτάται από την αναπνευστική συχνότητα και τον αναπνεόμενο όγκο και μεταβολές οποιουδήποτε από τους δύο παράγοντες συνεπάγεται υπαερισμό και υπερκπανία. Η υπερκαπνία δεν οφείελται ποτέ σε υπερπαραγωγή CO2. O κυψελιδικός αερισμός είναι γινόμενο του [αναπνεόμενου όγκου  μείον του αερισμού του νεκρού χώρου] επί την αναπνευστική συχνότητα , αυό αποτελεί τον ακριβέστερο ορσιμό του |κυψελιδικός αερισμός| κυψελιδικός αερισμός|.Νεκρός χώρος είναι ο δαπανώμενος στους αμιγείς αεραγωγούς ή τις κυψελίδες που δεν αερίζοντα |νεκρός χώρος|νεκρός χώρος ανατομικός|νεκρός χώρος φυσιολογικός|. Ο καταλεπτό αερισμός ρυθμίζεται μέσω του κεντρικού χημοϋποδοχέως στον προμήκη κεντρομόλες ίνες ρυθμίζουν τον αναπνεόμενο όγκο και τον αναπνευστικό ρυθμό.
ΚΛΙΝΙΚΗ ΕΙΚΟΝΑ. Τα συμπτώματα και σημεία της υπερκπανάις καθορίζονται από την απόλυτη τιμή της PaCO2 και από τον ρυθμό αυξήσεώς της. Οξείες αυξήσεις της PaCO2 προκαλούν αύξηση της ενδοκρανιακής πιέσεως που προκαλεί σύγχυση, λήθαργο, σπαμούς, πτερυγοειδής τρόμος (astirixis) και κώμα  |κώμα|διαβάθμιση κώματος|αναπνευστική ανεπάρκεια| Οξεiες μεταβολές της PaCO2 σε επίπεδα > 100 mmHg  μπορεί να απολήξουν σε καρδιαγγειακή καταπληξία. επί οξείας υπερκαπνίας, κάθε 10 mmHg αυξήσεως της PaCO2, το pH μειώνεται κατά 1 U. Επί χρόνιας υπερκαπνίας, οι ασθενείς μπορεί να ανέχονται υψηλές συγκεντρώσεις CO2: Για κάθε 10 mmHg αυξήσεως της  PaCO2, τα (HCO3̄) αυκάνονται κατά 3.5 mEq/l. 
ΔΙΑΓΝΩΣΗ-ΔΙΑΦΟΡΙΚΗ ΔΙΑΓΝΩΣΗ.Η διάγνωση προσεγγίζεται από την κλινική υποψία και τεκμηριώνεται με ΑΑΑΑ. Σημειώνεται ότι η παλμική οξυμετρία ΔΕΝ εισφέρει στη διάγνωση της υπερκαπνίας.|αίτια υπερκαπνίας| αναπνευστική ανεπάρκεια|ανεπάρκεια αερισμού|
 

"Mε αναφορά στην εξίσωση του κυψελιδικού αερισμού [PCO2=k X VCO2/( V̇Ε Χ(1-(VD/VT)), όπου Κ= σταθερά, VCO2=η μεταβολική παραγωγή του CO2 σε ml//min, V̇E= ο ολικός πνευμονικός αερισμός ανά λεπτό, σε l/min, VD= ο αερισμός του νεκρού χώρου και VT=ο αναπνεόμενος όγκος.   
αύξηση της ΡΑCO2 και, επομένως, της ΡaCO2, δηλαδή υπερκαπνία, εγκαθίσταται όταν:
[1] η παραγωγή του CO2 αυξάνεται, χωρίς ανάλογη αύξηση του κυψελιδικού αερισμού, (το οποίο, πάντως, σπανιότατα συμβαίνει, όπως π.χ., σε συνθήκες ΜΕΘ, σε περιπτώσεις υπετροφίας ή αυξημένο μεταβολικό ρυθμό) ή και,
[2] ο κυψελιδικός αερισμός  μειώνεται, χωρίς ανάλογη μείωση της παραγωγής CO2. [α] επί αυξήσεως του αναπνευστικού φορτίου (αναπνευστικό φορτίο=Pr+Pel, όπου Pr = εισπνευστική ροή Χ αντιστάσεις) Pel=όγκος Χ ελαστικότητα), [β] μειώσεως της κεντρικής αγωγής της αναπνοής, [γ] ανεπαρκούς λειτουργίας των αναπνευστικών μυών. Το αναπνευστικό φορτίο, επί ήρεμη αναπνοής είναι ~10 cmH2O. Ένα μέσο άτομο είναι ικανό να παράξει μια μέγιστη εισπνευστική δύναμη αρκετά πάνω από την τιμή αυτή, μέχρι 100 cmH2O. Σε συνθήκες αποφράξεως αεραγωγών, (:αύξηση της Pr), ή μειωμένης πνευμονικής ελαστικότητας ή της ελαστικότηας του θωρακικού τοιχώματος ή της ελαστικότητας του κοιλιακού τοιχώματος (αυξημένη Pel, αλλά το αναπνευστικό φορτίο θα αυξηθεί σημαντικά. Το αναπνευστικό σύστημα μπορεί να μην έχει αρκετή μυϊκή δύναμη ή εφεδρείες για να αντιρροπήσει το αυξημένο αναπνεσυτικό φορτίο κι έτσι, να οδηγηθεί σε ανεπαρκή αερισμό, με επακόλουθο αύξηση της PaCO2.
Στα συνήθη κλινικά αίτια αυξήσεως της παραγωγής CO2 συγκαταλέγονται:
[1] η αύξηση της μυϊκής δραστηριότητας, όπως σε καταστάσεις με σπασμούς, ρίγη και μεγάλο έργο αναπνοής∙
[2] η αύξηση του μεταβολισμού, όπως συμβαίνει σε καταστάσεις με πυρετό, σήψη, κάκωση και υπεραερισμό και,
[3] η χρήση διαφόρων ουσιών, όπως φόρτιση με υδατάνθρακες, παρεντερική διατροφή κλπ.
Στις καταστάσεις αυτές, η αύξηση της παραγωγής CO2 αντιρροπείται, συνήθως, με ανάλογη αύξηση του αερισμού, ώστε η ΡaCO2 διατηρείται σχεδόν φυσιολογική.
Σύμφωνα την εξίσωση του κυψελιδικού αερισμού, ο κυψελιδικός αερισμός μειώνεται όταν:
-[1] μειώνεται ο αναπνεόμενος όγκος, όπως συμβαίνει σε νευρομυϊκές παθήσεις, νοσήματα του θωρακικού τοιχώματος, του κολλαγόνου, αποφρακτικές πνευμονοπάθειες κλπ. Στις περιπτώσεις, απόλυτης μειώσεως του κυψελιδικού αερισμού, η DΑ-aO2 διατηρείται φυσιολογική∙
-[2] μειώνεται η συχνότητα αναπνοής, χωρίς ανάλογη αύξηση του αναπνεόμενου όγκου, όπως συμβαίνει επί κεντρικής καταστολής (φαρμακευτικής, τραυματικής ή νεοπλασματικής αιτιολογίας). Στις περιπτώσεις αυτές, απόλυτης μειώσεως του κυψελιδικού αερισμού, η DΑ-aO2 διατηρείται φυσιολογική.
-[3] αυξάνεται ο νεκρός χώρος, όπως συμβαίνει σε καταστάσεις με διαταραχές αερισμού / αιματώσεως, κατά τις οποίες αυξάνονται οι περιοχές που αερίζονται, αλλά δεν αιματώνονται, δηλαδή σε καταστάσεις με αύξηση του φυσιολογικού νεκρού χώρου. Η αύξηση του αερισμού του νεκρού χώρου, που συνεπάγεται σχετική μείωση του κυψελιδικού αερισμού, μπορεί να παρατηρηθεί ακόμη και σε καταστάσεις με αύξηση του ολικού –κατά λεπτό- πνευμονικού αερισμού, όπως συμβαίνει σε περιπτώσεις παροξύνσεως χρονίας αποφρακτικής πνευμονοπάθειας[i]. Στις καταστάσεις αυτές, δηλαδή με σχετική μείωση του κυψελιδικού αερισμού, λόγω εκτεταμένης ανομοιότητας αερισμού / αιματώσεως στους πνεύμονες, η DΑ-aO2 διευρύνεται[ii].
[4] κόπωση αναπνευστικών μυών. Η υπερκαπνική αναπνευστική ανεπάρκεια έχει συσχετισθεί με την κόπωση των εισπνευστικών μυών, ιδίως του διαφράγματος. Πιθανολογείται ότι η κατακράτηση CO2 παρατηρείται όταν οι εισπνευστικοί μύες έχουν χάσει της ικανότητα ισχυρής συσπάσεως (ή και διατηρήσεως της συσπάσεως επί το αναγκαίο χρονικό διάστημα), για την επιτέλεση του απαιτούμενου για τις μεταβολικές ανάγκες αερισμού. Επί του παρόντος δεν είναι δυνατή η αναγνώριση του βαθμού, στον οποίο η κόπωση των εισπνευτικών μυών ευθύνεται για την κατακράτηση CO2[iii].
[5] ανομοιότητα αερισμού/αιματώσεως. Ανάλογα με την έκτασή της, η ανομοιότητα αερισμού / αιματώσεως μπορεί να απολήξει στην εγκατάσταση υπερκαπνίας, εφ’ όσον το απομακρυνόμενο από περιοχές χαμηλού V̇/Q̇ αίμα θα εμπεριέχει χαμηλή ΡaO2 και υψηλή ΡaCO2.
Σε συνθήκες ΜΕΘ, η κενρική, νευρική αγωγή της αναπνοής μειώνεται λόγω των χορηγούμενων φαρμάκων (ναρκωτικά,  κατασταλτικά), τοξινών, βλάβη του ΚΝΣ, ή διαταραχής του μεταβολισμού του ΚΝΣ (υποθυρεοειδισμός). Η αδυναμία των αναπνευιστικών μυών μπορεί να είνια αποτέλεσμα πρωτοπαθούς παθήσεως, όπως επί μυαρτροφικής πλαγίας σκληρύνσεως, και συνδρόμου Guillain Barré)ή δευτεροπαθού παθήσεως όπως επί υποφωσφαυταιμίας και φαρμακοεπάγωγης μυοπάθειας.
Ο αερισμός του νεκρού χώρου αναφέρεται στο μ;eρος του πνεύμονος που αερίζεται, αλλά δεν αιματώνεται. Αυξημένος νεκρός χώρος μποεί να σημειωθεί σε διάφορες παθολογικές καταστάσεις, όπως το πνευμονικό εμφύσημα και η πνευμονική εμβολή.
========================================
πίνακας 1. ΑΙΤΙΑ ΥΠΕΡΚΑΠΝΙΑΣ
---------------------------------------------------
Καταστολή του ΚΝΣ: Δομικές διαταραχές του ΚΝΣ. Κατασταλτικά φάρμακα, οπιοειδή, ηρεμιστικά, αναισθητικά, ενδογενείς τοξίνες (τέτανος)
παθήσεις του θωρακικού κλωβού: κυφοσκολίωση, νοσογόνος παχυσαρκία
νευρομυϊκές διαταραχές: μυασθένεια gravis, σύνδρομο Guillain-Barré, νευρομυϊκές τοξίνες, δηλητηρίαση με οργανοφωσφορικά, αλαντίαση. 
ενδογενείς πνευμονοπάθειες, που συνδυάζονται με αύξηση του νεκρού χώρου, Χρόνια αποφρακτική πνευμονοπάθεια.
=========================================
ΚΛΙΝΙΚΗ ΕΙΚΟΝΑ. ΔΙΑΓΝΩΣΗ ΚΑΙ ΔΙΑΦΟΡΙΚΗ ΔΙΑΓΝΩΣΗ. Η διάγνωση βασίζεται στην κλινική υποψία, κι επιβεβαιώνεται με την ΑΑΑΑ. Η παλμική οξυμετρία δεν εμπλέκεται στη διάγνωησ της υπερκαπνίας. ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗ. Ο ασθενής τίθεται σε εντατική θεραπεία, ενώ καταβάλλονται προσπάθειες εντοπίσεως των αιτίων της υπερκαπνίας. Πρώιμη ταυτοποίηση της αιτιολογίας διευλολύνει την εφαρμογή βέλτιστης θεραπείας. Π.χ., ο ασθενής με καταστολή του αναπνευστικού, λήψη φαρμάκων και μεταβολή της συνειδήσεως, μπορεί να έχει λάβει υπερβολικές δόσεις ηρωΐνής, οπότε μπορεί να απαντήσει στη χορήγηση ναλοξόνης ενώ ένας ασθενής με μυατροφική πλαγία σκήρυνση θα απαντήσει μόνο στην εφαρμογή μηχανικού αερισμού. Πρέπει να χορηγηθεί οξυγόνο σε κάθε ασθενή με διαταραχές αναπνοής και δεν πρέπει να αποσύρεται από φόβο μήπως μειωθεί η αναπνευστική αγωγή. Η υποξαιμία  θα προκαλέσει δραματικές συνέπειες στον ασθενή ενώ μόνο η ακραία υπερκπανία είναι στον ίδιο βαθμό επικίνδυνη. Η χορήγηση BiPAP ή CPAP χρησιμοποιούνται γαι την αύξηση του αναπνεόμενου όγκου και, έτσι, του κατά λεπτού αερισμού. Εντούτοις, επί έκδηλης υποξαιμίας ή αδυναμίας ελέγχου των αεραγωγών, ο ασθενεής πρέπει να διασωληνωθεί κια να υποβληθεί σε νηχανική υπστήριξη της αναπνοής.

 

 

[i] Guyton, AC.: Textbook of Medical Physiology. 8th ed., Philadelphia, Saunders, 1991, kef., 41.

[ii] Bordow, RA.: Manual of clinical problems in pulmonary medicine. Little Brown and Co., 1980

[iii] Roussos, Ch.: Respiratory muscle fatigue and ventilatory failure. In: Hall, JB., Schmidt, GA., Wood, LD(eds.).: Principles of Critical Care. McGraw-Hill, Inc. N.York, 1992