Гіперкапнія

Забезпечуючи організм киснем, дихальна система одночасно видаляє продукт обміну – вуглекислий газ (вуглекислий газ, CO2), який кров переносить з тканин до альвеол легень, і завдяки альвеолярній вентиляції він видаляється з крові. Отже, гіперкапнія означає аномально підвищений рівень вуглекислого газу в крові.

Епідеміологія

Згідно з зарубіжною статистикою, при ожирінні з ІМТ 30-35 гіповентиляційний синдром розвивається у 10% випадків, а при індексі маси тіла 40 і вище - у 30-50%.

Серед пацієнтів з тяжкою гіперкапнією смертність від дихальної недостатності в середньому становить 65%.

Причини гіперкапнії

Пульмонологи називають такі причини підвищеного рівня вуглекислого газу (його парціального тиску – PaCO2) у крові:

• хронічний обструктивний бронхіт та ХОЗЛ;
• загострення астми та тривале зниження прохідності дихальних шляхів (обструкція), що призводить до астматичного статусу;
• легенева гіпертензія, яка може бути пов'язана з пошкодженням альвеол при хронічному облітеруючому бронхіоліті, емфіземі легень, пневмоніті, а також силікозі та інших пневмонічних захворюваннях - професійні захворювання дихальних шляхів;
• синдром респіраторного дистрессу у дорослих;
• зменшення дихального об'єму, зокрема у випадках пневмосклерозу (часто спричиненого хронічним бронхітом); ателектазу легень та хронічних бронхоектазів; проблем із серцем та деяких системних захворювань;
• апное сну, яке негативно впливає на баланс O2 та CO2 у крові через поверхневе та переривчасте дихання; [ 1 ]
• знижений тонус та/або еластичність діафрагми та міжреберних дихальних м’язів при міопатіях дистрофічного або неврологічного характеру, наприклад, міастенія, бічний аміотрофічний склероз, синдром Гійєна-Барре.

Гіперкапнія та інсульт, черепно-мозкова травма та пухлини головного мозку можуть бути етіологічно пов'язані з порушеннями мозкового кровообігу та ураженням дихального центру довгастого мозку.

Крім того, спостерігається також метаболічна гіперкапнія, спричинена електролітним дисбалансом (порівнянням кислотно-лужного балансу) під час лихоманки, гормональними порушеннями (гіперкортицизм, тиреотоксикоз), нефрологічними захворюваннями (ниркова недостатність), метаболічним алкалозом та розвитком сепсису. [ 2 ]

Гіперкапнія у дітей може бути викликана:

• вроджені вади розвитку бронхолегеневої системи;
• синдром респіраторного дистрессу у новонароджених;
• аспірація дихальних шляхів новонароджених з навколоплідними водами та меконієм;
• стійка легенева гіпертензія новонароджених.

У недоношених дітей розвивається брак кисню в крові – гіпоксемія та гіперкапнія – при бронхолегеневій дисплазії, пов’язаній із тривалою штучною дихальною підтримкою (ШДП). [ 3 ]

Фактори ризику

Окрім частих інфекційних уражень легень – бронхопневмонії та пневмонії, а також усіх хронічних бронхолегеневих захворювань, ризик гіперкапнії зростає при:

• куріння;
• високий ступінь ожиріння (при надмірній вазі з ІМТ більше 30-35 процес дихання стає утрудненим);
• пошкодження легень, спричинене вдиханням токсичних речовин або вдиханням повітря, що містить аномально високі концентрації CO2;
• гіпотермія (переохолодження);
• рак легень;
• великі дози алкоголю, передозування похідних опіуму (пригнічують центральне дихання);
• деформації грудної клітки, зокрема, з викривленням хребта;
• аутоімунні патології із системним фіброзом (ревматоїдний артрит, муковісцидоз тощо);
• наявність генетичних аномалій – вродженої центральної гіповентиляції або синдрому прокляття Ундіни.

Патогенез

Під час процесу клітинного метаболізму в їхніх мітохондріях виробляється вуглекислий газ, який потім дифундує в цитоплазму, міжклітинний простір та капіляри – розчиняючись у крові, тобто зв'язуючись з гемоглобіном еритроцитів. А видалення CO2 відбувається під час дихання шляхом газообміну в альвеолах – дифузії газу через альвеолярно-капілярні мембрани. [ 4 ]

У нормі (у стані спокою) дихальний об'єм становить 500-600 мл; легенева вентиляція — 5-8 л/хв, а хвилинний об'єм альвеолярної вентиляції — 4200-4500 мл.

Часто ототожнюючи гіперкапнію, гіпоксію та респіраторний ацидоз, фізіологи пов'язують патогенез підвищеного парціального тиску вуглекислого газу (PaCO2) у крові з порушенням вентиляції – альвеолярною гіповентиляцією, результатом якої є гіперкапнія.

До речі, гіперкапнія та ацидоз взаємопов'язані, оскільки респіраторний ацидоз зі зниженням pH артеріальної крові – це порушення кислотно-лужного балансу зі збільшенням вмісту вуглекислого газу в крові, що викликається гіповентиляцією. Саме респіраторний ацидоз пояснює головні болі, денну сонливість, тремор та судоми, проблеми з пам'яттю. [ 5 ]

Але зниження рівня CO2 у крові – гіпокапнія та гіперкапнія (тобто його підвищення) – це діаметрально протилежні стани. У цьому випадку гіпокапнія виникає з гіпервентиляцією легень. [ 6 ]

Але повернімося до механізму розвитку гіперкапнії. Під час легеневої вентиляції не все видихуване повітря (близько третини) звільняється від вуглекислого газу, оскільки частина його залишається в так званому фізіологічному мертвому просторі дихальної системи – об’ємі повітря в різних її сегментах, який не підлягає безпосередньо газообміну. [ 7 ]

Бронхолегеневі захворювання та інші фактори викликають порушення в легеневому капілярному руслі та структурі альвеолярної тканини, зменшують поверхню дифузії та знижують альвеолярну перфузію, а також збільшують об'єм мертвого простору, де рівень O2 низький, а вміст CO2 дуже високий. А з наступним дихальним циклом (вдих-видих) вуглекислий газ не повністю виводиться, а залишається в крові. [ 8 ]

Наприклад, при хронічному обструктивному бронхіті, через зниження альвеолярної вентиляції, спостерігаються гіпоксемія та гіперкапнія, тобто знижується рівень кисню в крові та збільшується вміст вуглекислого газу.

Хронічна гіперкапнія з низьким рівнем O2 у крові може виникати за відсутності очевидних причин, насамперед з боку дихальної системи. У таких випадках альвеолярна гіповентиляція пов'язана з порушенням (найімовірніше, генетично зумовленим) функції центральних хеморецепторів CO2 у довгастому мозку або хеморецепторів у сонних тільцях зовнішньої стінки сонної артерії. [ 9 ]

Симптоми гіперкапнії

Повільно розвивається синдром гіперкапнії, або точніше, синдром альвеолярної гіповентиляції, може протікати безсимптомно, а його перші ознаки – головний біль, запаморочення, відчуття втоми – неспецифічні.

Симптоми гіперкапнії також можуть включати: сонливість, почервоніння шкіри обличчя та шиї, тахіпное (прискорене дихання), порушення серцевого ритму з аритмією, підвищення артеріального тиску, м’язові спазми та астерикс (коливальний тремор рук), а також непритомність.

Задишка (задишка) спостерігається досить часто, хоча гіперкапнія та задишка можуть бути опосередковано пов'язані, оскільки поверхневе, але часте дихання спостерігається при бронхолегеневих захворюваннях (що призводить до погіршення альвеолярної вентиляції).

Клінічна картина тяжкої гіперкапнії характеризується порушенням серцебиття, судомами, сплутаністю свідомості та втратою свідомості, дезорієнтацією, панічними атаками. Водночас, якщо мозок і серце не отримують достатньої кількості кисню, існує високий ризик коми або зупинки серця.

Невідкладним станом є гостра гіперкапнія або гостра гіпоксемічна легенева недостатність.

Дозвольна гіперкапнія стосується підвищеного парціального тиску CO2 внаслідок гіповентиляції у пацієнтів на штучній вентиляції легень з ураженням легень, спричиненим гострим респіраторним дистрес-синдромом або загостренням бронхіальної астми. [ 10 ]

Ускладнення і наслідки

Помірна та тяжка гіперкапнія може спричинити значні ускладнення та негативні наслідки.

Гіперкапнія та гіпоксія призводять до кисневого голодування організму.

Крім того, високий рівень вуглекислого газу в крові викликає збільшення серцевого викиду з різким підвищенням артеріального та внутрішньочерепного тиску; гіпертрофію правого шлуночка серця (легеневого серця); зміни в гормональній системі, мозку та центральній нервовій системі – з певними психічними реакціями та станами дратівливості, тривоги та паніки.

І, звичайно, може раптово виникнути дихальна недостатність, яка може призвести до смерті. [ 11 ]

Діагностика гіперкапнії

Оскільки порушення альвеолярної вентиляції мають багато причин, огляд пацієнта, анамнез та скарги доповнюються дослідженнями органів дихання, стану дихальних м'язів та мозкового кровообігу, виявленням гормональних та метаболічних порушень, патологій нирок тощо. Тому діагностика може вимагати залучення відповідних вузькопрофільних спеціалістів.

Необхідні аналізи крові на склад газу, рівень pH, вміст бікарбонату в плазмі тощо.

Проводяться інструментальна діагностика: легенева спірометрія, капнометрія та капнографія (визначення парціального тиску CO2 в артеріальній крові), рентгенологічне дослідження функції легень, ЕЕК; за необхідності - УЗД та КТ інших систем та органів.

Диференціальна діагностика спрямована на визначення етіології гіперкапнії. [ 12 ]

Лікування гіперкапнії

Коли причина гіперкапнії точно відома, лікування спрямоване на основне бронхолегеневе захворювання та призначаються відповідні препарати.

Перш за все, це бронходилататори: Алупент (Орципреналін), Атровент, Ізадрин, Аерофілін, Гексапреналін тощо.

Фізіотерапія також широко використовується при обструктивному бронхіті та ХОЗЛ; для отримання додаткової інформації див. Фізіотерапія при хронічній обструктивній хворобі легень.

Бензомопін, Азамолін, Оліфен та інші антигіпоксанти призначають при кисневій недостатності. Так, препарат Оліфен (таблетки та розчин для ін'єкцій) протипоказаний пацієнтам з порушеннями мозкового кровообігу, а його побічні ефекти обмежуються алергічною кропив'янкою та помірною артеріальною гіпотензією. [ 13 ], [ 14 ]

Механічна вентиляція легень при гіперкапнії (з ендотрахеальною інтубацією) необхідна у випадках гострої дихальної недостатності. А для покращення газообміну та запобігання проблемам з диханням і гіпоксемії використовується неінвазивна вентиляція з позитивним тиском (при якій кисень подається через маску для обличчя). [ 15 ]

Профілактика

Щоб уникнути гіперкапнії необхідно:

• кинути палити та обмежити вживання алкоголю;
• позбутися зайвих кілограмів;
• своєчасно лікувати бронхолегеневі захворювання, не допускаючи їх переходу в хронічну форму, а також контролювати стан при наявності системних та аутоімунних патологій;
• Уникайте вдихання токсичних газів
• підтримувати м’язовий тонус (за допомогою регулярних фізичних вправ та, по можливості, занять спортом).

Прогноз

Гіперкапнія має змінний прогноз, який залежить від її етіології. І чим молодший пацієнт, тим краще. [ 16 ]

А при тяжкій гіперкапнії порушення функції дихальної системи, припинення серцевої діяльності та загибель клітин мозку від нестачі кисню є цілком реальною загрозою.