Два противоположных состояния — гиперкапния и гипокапния, признаки и лечение

Гиперкапния

(греч. hyper- + kapnos дым) — повышенное напряжение углекислого газа в артериальной крови и тканях организма.

Нормальное напряжение углекислоты в артериальной крови у людей, обозначаемое термином «нормокапния», равно 35—45 мм рт. ст.

Состояние Гиперкапнии может быть вызвано экзогенными и эндогенными причинами. Гиперкапния экзогенного происхождения возникает при вдыхании воздуха, содержащего повышенное количество углекислого газа (см.). Это может быть связано с пребыванием в небольших изолированных помещениях, в шахтах, колодцах, в подводных лодках, кабинах космических кораблей и автономных водолазных и космических скафандрах в случае неисправности системы регенерации атмосферы, а также при некоторых врачебных вмешательствах, напр, в случае неисправности наркозно-дыхательной аппаратуры или при вдыхании карбогена. Гиперкапния может возникнуть в условиях искусственного кровообращения при недостаточном выведении углекислого газа и др.

Гиперкапния эндогенного происхождения наблюдается при различных патологических состояниях, сопровождающихся недостаточностью внешнего дыхания, нарушением газообмена (см.), и всегда сочетается с гипоксией (см.).

Причины развития гиперкапнии

Избыток углекислоты в крови могут вызывать внешние и внутренние факторы. К первой группе относятся:

• вдыхание воздуха с повышенным содержанием углекислого газа (закрытые изолированные помещения, пребывание в шахтах, автономных водолазных скафандрах);
• нарушение режима при искусственной вентиляции легких;
• производства с высокой температурой воздуха – пекари, сталевары;
• глубоководное погружение;
• пребывание на пожаре.

Глубокое погружение
Внутренние причины гиперкапнии чаще всего связаны с заболеваниями легких:

• проникновение инородного тела в трахею, бронхиальные ветви;
• спазм гортани;
• приступ бронхиальной астмы;
• усиленная секреция мокроты при бронхите;
• пневмония;
• травма грудной клетки;
• обширные операции на легких;
• туберкулез;
• уплотнение легочной ткани при профессиональных болезнях (пылевые бронхиты, пневмокониоз), пневмосклероз.

Пневмония
К внелегочным внутренним причинам относится угнетение дыхания под действием наркотиков, средств для общей анестезии. Гиперкапния встречается при черепно-мозговой травме, инсульте, внутримозговой опухоли. Нарушение дыхания также может провоцировать паралич дыхательных мышц при ботулизме, миастении, столбняке и полиомиелите, массивном введении миорелаксантов при хирургических операциях.

Вторичные дыхательные расстройства встречаются при массивном кровотечении, падении артериального давления, шоковом состоянии, тромбоэмболии легочной артерии, нарушении системного и пульмонального кровообращения.

Рекомендуем прочитать статью о гипоксемии и гипоксии. Из нее вы узнаете о причинах возникновения гипоксемии, классификации патологии, симптомах, диагностике и лечении данного заболевания. А здесь подробнее о лечении легочной гипертензии.

Причины и факторы риска

К развитию гиперкапнии приводят следующие состояния:

• лёгочная гиповентиляция, сопровождаемая нарушением газообмена в альвеолах (конечных пузырьковых структурах лёгких) и развивающаяся из-за болезней органов дыхания (непроходимость, воспаление, травмы, инородные предметы, операции);
• нарушение функции дыхания по причине угнетения дыхательного центра из-за мозговых травм, новообразований, отёка мозга, отравления определёнными медикаментами — производными морфина, барбитуратами, анестетиками и другими;
• неспособность грудной клетки осуществлять полноценные дыхательные движения.

Гипервентиляция как «провокатор» гиперкапнии

Отдельно следует выделить гипервентиляцию лёгких, противоположную гиповентиляции и развивающуюся при интенсивном дыхании, в процессе которого происходит перенасыщение организма кислородом. Нередко это состояние приводит в дальнейшем к нарастанию количества углекислоты в тканях и крови. Это случается, например, при дайвинге (глубинном погружении), когда перед ним человек активно и быстро дышит, пытаясь насытить лёгкие кислородом, но делает это неправильно.

Во время неврологической гипервентиляции (например, при панических атаках), провоцирующей у больного частое, но неглубокое дыхание, также может возникнуть отравление — сначала избытком кислорода, затем — углекислым газом. Дело в том, что при поверхностных вдохах и выдохах диоксид углерода не удаляется из лёгких полностью, накапливаясь в них. По этой причине опытные бегуны, охотники, спецназовцы выдерживают ритм дыхания, при котором выдох в 2 или 3 раза длиннее вдоха. В этом случае человек полностью освобождает лёгкие от углекислоты, но не провоцирует и гипервентиляцию.

Эндогенные факторы

К причинным факторам, вызывающим возникновение эндогенной гиперкапнии, относят следующие болезни и патологические состояния:

• заболевания органов дыхания: пневмонию, астму, эмфизему, пневмосклероз, обструкцию дыхательных путей;
• травмы грудной клетки, включая переломы рёбер, артриты рёберных суставов;
• деформацию позвоночника (сколиоз, кифоз);
• туберкулёзный спондилит, перенесённый рахит;
• крайнюю степень ожирения (пиквикский синдром);
• врождённые дефекты костно-хрящевого аппарата;
• ограничение подвижности грудной клетки при мышечной дистрофии и болях на фоне межрёберной невралгии;
• поражение и повреждение структур головного и спинного мозга — инсульты, энцефалиты, травмы, опухоль, полиомиелит;
• миастению (нервно-мышечное генетическое заболевание);
• ацидоз, метаболический алкалоз;
• атеросклероз;
• эпилептические приступы;
• апноэ (внезапную неконтролируемую остановку дыхания).

Экзогенные факторы

Внешними (экзогенными) причинами появления гиперкапнии являются:

• профессиональная деятельность, связанная с частым вдыханием угарного газа или длительной задержкой дыхания (водолазы, пожарные, пекари, шахтёры, литейщики);
• тяжёлая физическая нагрузка в условиях аккумуляции углекислоты;
• длительное пребывание в душных помещениях, курение, включая пассивное;
• долгое нахождение в закрытых и герметичных пространствах (колодцы, шахты, подводные лодки, скафандры, закрытые автогаражи), где накапливается двуокись углерода;
• неправильная эксплуатация печей, котлов;
• поражение фосгеном, аммиаком, соляной, серной кислотой;
• отравление антихолинэстеразными препаратами;
• технические неполадки в дыхательной аппаратуре при хирургических вмешательствах, когда пациенту проведена анестезия.

Водолазные работы в герметичном скафандре являются предупреждением профессиональной гиперкапнии

Влияние на организм

Главное последствие избытка углекислоты – это закисление крови (ацидоз). На клеточном уровне в мембранах нарушается движение ионов – хлор переходит в эритроциты, а калий выходит их них в плазму крови. Снижается способность гемоглобина к присоединению кислорода, а следовательно, и его содержание в крови (гипоксемия).

К последствиям гиперкапнии относятся:

• активизация дыхания (после повышения до 70 мм рт. ст. – угнетение);
• нарушение проникновения кислорода через альвеолы даже при повышенной концентрации его в воздухе;
• увеличение потребления кислорода тканями, а затем уменьшение;
• расширение системных и периферических сосудов;
• повышение давления в системе легочных артерий;
• рост внутричерепного давления;
• снижение температуры тела;
• усиление венозного притока крови к сердцу;
• увеличение мозгового и коронарного кровообращения с последующим угнетением кровотока при тяжелой гиперкапнии.

Рост внутричерепного давления
На нервную систему углекислота оказывает преимущественно тормозящее действие – снижается возбудимости и проводимость нервных импульсов после период краткой активизации. При высокой концентрации углекислого газа появляется судорожный синдром, а позже наступает наркотический эффект.

Прогноз

Легкая Гиперкапния (до 50 мм рт. ст.) не оказывает на жизнедеятельность организма существенного влияния даже при длительном воздействии: от 1—2 мес.— на лиц, работающих в герметически закрытых помещениях, до многих лет — на больных, страдающих хрон. дыхательной недостаточностью. Переносимость и исход Г. при более высоком pCO2 определяется тренированностью, составом вдыхаемой газовой смеси (воздух или кислород) или наличием заболевания сердечно-сосудистой системы.

При дыхании воздухом повышение pCO2 до 70—90 мм рт. ст. вызывает выраженную гипоксию, к-рая при дальнейшем прогрессировании Г. может служить причиной смерти. На фоне дыхания кислородом достижение pCO2 90—120 мм рт. ст. вызывает коматозное состояние, требующее экстренных лечебных мер.

Точный срок, после которого еще возможно вывести человека из коматозного состояния, неизвестен; этот срок тем короче, чем тяжелее общее состояние больного. Однако своевременным экстренным лечением возможно предупредить смертельный исход, даже если человек находится в коматозном состоянии в течение нескольких часов и даже суток.

Известны случаи благополучного исхода Г., возникшей во время анестезии, с повышением pCO2 до 160— 200 мм рт. ст.

Симптомы патологии

В зависимости от концентрации углекислого газа в воздухе у человека возникают такие изменения в организме:

• примесь от 1 до 3% (в норме 0,04%) – через несколько дней почки задерживают бикарбонат, увеличивается образование эритроцитов. Без потерь работоспособности человек может работать при 1% месяц и более, с 2-3% – несколько дней;
• после 6% состояние ухудшается, свыше 10% нарушается сознание через 5 минут.

Клинические признаки гиперкапнии не отличаются специфичностью и постоянством. У каждого человека имеется индивидуальная реакция на повышение углекислого газа крови.

Хронические формы при незначительных отклонениях от нормы бывают бессимптомными, так как организм легко адаптируется к нарушениям обмена. При остром отравлении симптоматика включает:

• тошноту, рвотные позывы;
• головную боль, головокружение;
• одышку даже в состоянии покоя;
• потливость;
• посинение кожи;
• нарушение зрения;
• депрессивное состояние;
• сонливость, снижение способности к концентрации внимания;
• оглушенность;
• общую слабость.

При нарастании гиперкапнии частое дыхание сменяется на редкое, а затем возможна полная его остановка. Повышенное давление снижается, уменьшается сердечный выброс. Нередко возникают аритмии в виде одиночных или парных экстрасистол. Почечный кровоток не изменяется при умеренном повышении углекислого газа в крови, по мере прогрессирования отравления падает количество выделяемой мочи (олигурия).

Клинические проявления гипокапнии

Симптомы низкого уровня углекислого газа в крови разнообразны и неспецифичны, по мнению некоторых авторов один пациент может демонстрировать до 80 симптомов, что может ввести в заблуждение не только обывателя, но и врача. Для удобства восприятия проявления гипокапнии можно разделить на комплексы проявлений со стороны органов и систем:

1. Со стороны дыхания: чувство сдавления грудной клетки снаружи или внутри, учащенное дыхание (тахипноэ), частые глубокие и быстрые вздохи, зевание, кашель.
2. Со стороны сердечно-сосудистой системы: тахикардия, чувство сердцебиения, чувство «выпрыгивания» сердца, различные варианты тораколгии (боли в грудной клетке).
3. Со стороны центральной нервной системы и сосудов: коллапс (обморок), головокружение, неустойчивость в вертикальном положении, чувство потери контроля над собой, нереальности происходящего, дезориентация, рассеянность внимания.
4. Со стороны периферической нервной системы и сосудов: парестезии, ощущения покалывания, онемения, «похолодания» в лице, ушах, конечностях, пальцах.
5. Органы пищеварения: заглатывание воздуха, отрыжка, чувство переполненного живота, метеоризм, ксеростомия («сухой рот»), боль в верхней части живота.
6. Опорно-двигательный аппарат: боль в мышцах и суставах, дрожание рук, подергивания мелких и крупных мышц, спазмы кистей (рука акушера) и стоп (стопы повернуты кнутри), судороги локальные и даже общие.
7. Выделительная система: полиурия со сдвигом реакции мочи в сторону защелачивания, обезвоживание.
8. Нервно-психическое состояние: тревожность, беспокойство, чувство страха, перевозбуждение, реже встречаются сонливость, апатия.
9. Общие проявления: нервозность, утомляемость, нарушения сна, субфебрильная температура, снижение работоспособности.

В тяжелых случаях гипокапнии, которые могут встречаться при неправильно проведенной искусственной вентиляции легких или гипербарической оксигенации, может наблюдаться кома на фоне метаболической дисфункции дыхательного центра.

Стадии

Повышение концентрации углекислоты и нарастание ацидоза характеризуется стадийностью течения.

Возможные последствия

Гиперкапния способна как привести к развитию серьёзных осложнений, так и пройти незаметно для пострадавшего. Всё зависит от тяжести заболевания и лечения. Последствия может повлечь дыхательная недостаточность у новорождённых или ещё не родившихся детей, если беременная женщина страдала от респираторного ацидоза. Высокий уровень СО2 негативно воздействует на не до конца развившуюся центральную нервную систему малыша, особенно на кору головного мозга, что может спровоцировать:

• задержку умственного, психомоторного развития;
• детский церебральный паралич;
• эпилепсию и другие осложнения.

Виды гиперкапнии

В зависимости от механизма развития и длительности действия повреждающего фактора выделено несколько разновидностей гиперкапнии.

Альвеолярная

Наиболее распространенная форма гиперкапнии. Она возникает при снижении вентиляции в альвеолах легких. Встречается при травмах, нарушении проходимости дыхательных путей, снижении функционирующей легочной ткани при воспалении, эмфиземе, пневмосклерозе, отеке или застое в легких. Ее вызывает и угнетение дыхания на фоне наркоза или лекарственной, наркотической интоксикации, повреждении головного мозга.

Пермиссивная

Такая гиперкапния создается умышленно при проведении искусственной вентиляции легких (ИВЛ) для того, чтобы предотвратить чрезмерное растяжение легких, ограничить амплитуду движения пораженных участков. При ней уровень углекислоты (35-45 мм рт. ст. в норме) повышают до 50-120 единиц.

Допустимая (пермиссивная) гиперкапния используется в реанимационной практике для взрослых и новорожденных, так как контролируемое повышение углекислого газа вызывает такие реакции в организме:

• стимулирует расширение бронхов;
• приводит к раскрытию дополненных путей вентиляции;
• способствует образованию поверхностно-активного вещества – легочного сурфактанта, который не дает спадаться альвеолам (не развит у недоношенных детей);
• улучшает проникновение кислорода в кровь.

Пермиссивная гиперкапния
Пермиссивная гиперкапния противопоказана при декомпенсированном ацидозе, высоком внутричерепном давлении, выраженной артериальной гипертензии и гипотонии, острой почечной недостаточности и сепсисе.

Особенности протекания гиперкапнии у детей

У детей гиперкапния развивается значительно быстрее и протекает тяжелее, чем у взрослых. Это объясняется анатомо-физиологическими особенностями детского организма, такими как:

• узость дыхательных ходов – скопления слизи и отек слизистой оболочки на фоне даже незначительного воспаления могут привести к нарушению их свободной проходимости;
• недоразвитость и слабость дыхательных мышц;
• отхождение ребер от грудины практически под прямым углом, что ограничивает экскурсию (подвижность) грудной клетки в акте дыхания.

Острая и хроническая

Острое развитие гиперкапнии отмечается при внезапном прекращении дыхания. Его может вызывать удушение, утопление, сдавление грудной клетки при компрессионной травме, удар электрического тока, нарушение работы вентиляционных систем в закрытых шахтах, на подводных лодках, неисправность аппарата для ИВЛ. В таких случаях симптоматика нарастает на протяжении минут и при отсутствии экстренной помощи пациент впадает в кому со смертельным исходом.

При хроническом нарушении избыток углекислоты может быть компенсирован организмом за счет усиления дыхания и задержки бикарбонатов почками. Такие формы бывают скрытыми, но при продолжающемся воздействии повреждающего фактора могут перейти в острые с выраженной клинической симптоматикой.

Чем отличается гиперкапния от гипокапнии

Низкое содержание углекислоты в крови называется гипокапнией. Такие состояния приводят в легких случаях к головокружению, а более тяжелые – к потере сознания. Возникает при панике, истерических реакциях, которые сопровождаются частым и глубоким дыханием. Форсированные вдохи бывают при нырянии, надувании плавательных матрасов. Низкая двигательная активность и возрастные изменения также бывают причиной гипокапнии.

Хроническая усиленная вентиляция легких (гипервентиляционный синдром) сопутствует психическим расстройствам и поражениям головного мозга. Проявляется головной и сердечной болью, тахикардией, нарушением пищеварения и болями в животе. Возможно затуманивание сознания или обморок.

Диагностика состояния

Гиперкапнию возможно заподозрить по жалобам пациента, а также на основании обстоятельств их появления. Наиболее надежным критерием является определение газового состава крови и кислотно-основного равновесия. При этом обнаруживают респираторный (дыхательный) ацидоз в декомпенсированной форме. В дальнейшем его компенсация происходит за счет обменного ощелачивания крови с участием гемоглобинового буфера, работы почек и легких.

Для определения причин развития и течения патологии пациентам назначают:

• анализ крови общий, электролитный состав;
• спирографию;
• рентгенологическое исследование органов грудной клетки;
• капнографию при помощи анализатора углекислоты выдыхаемого воздуха.

Принцип работы анализатора углекислоты выдыхаемого воздуха

Лечение гиперкапнии

В первую очередь пациенту нужно обеспечить приток свежего воздуха, вывести его из атмосферы с высоким содержанием углекислого газа, устранить препятствия для дыхания. При коматозном состоянии срочно подключается аппарат искусственной вентиляции легких. Кислородную терапию преимущественно используют при внешних факторах развития гиперкапнии.

Внутренние причины требуют лечения заболевания, которое вызывало нарушение газового состав крови. Кислород используют с большой осторожностью, особенно при угнетении дыхания на фоне наркотического отравления, при обострении дыхательной недостаточности на фоне болезней легких. Оксигенотерапия у таких пациентов ухудшает состояние, так как еще больше подавляет активность дыхательного центра.

Особенности протекания гиперкапнии у беременных

У беременных, особенно в III триместре, любые нарушения дыхания могут стать причиной быстро развивающейся гиперкапнии, что связано со следующими особенностями:

• потребление кислорода при беременности увеличивается на 20-23%;
• тип дыхания изменяется на грудной, мышцы брюшного пресса перестают играть роль вспомогательной дыхательной мускулатуры;
• отмечается высокое стояние диафрагмы, вызванное растущей маткой, что препятствует углублению вдоха, когда в этом возникает необходимость.

На поздних сроках беременности гиперкапния может развиваться стремительно

Профилактика

Предупредить внешнюю гиперкапнию возможно при соблюдении правил безопасности при работе в герметичных помещениях, подводном плавании, обеспечении достаточного поглощение углекислого газа фильтрами, а также следует контролировать исправность аппаратов для наркоза и ИВЛ.

Для профилактики хронических форм патологии рекомендуется:

• частое пребывание на свежем воздухе;
• проветривание производственных и жилых помещений;
• лечение заболеваний дыхательных путей;
• ежедневная лечебная и дыхательная гимнастика;
• повышение тренированности организма при помощи плавания, бега, ходьбы.

Рекомендуем прочитать статью о пульсоксиметрии. Из нее вы узнаете о принципе неинвазивного метода, что представляет собой датчик, от чего зависит точность измерения, а также о показателях в норме и отклонениях. А здесь подробнее о поляризующей смеси.

Гиперкапния возникает при заболеваниях легких, угнетении дыхания или повышении концентрации углекислого газа во вдыхаемом воздухе. Хроническая форма может быть бессимптомной, при острых и тяжелых отравлениях проявляется коматозным состоянием. Пермиссивную гиперкапнию используют в лечебных целях.

Для постановки диагноза исследуют газовый состав крови. При лечении с осторожностью применяют кислород, основные усилия направлены на ликвидацию причины повышения содержания углекислоты в крови.