Hipercapnia - Hypercapnia

Hipercapnia
Sintomas de hipercapnia
Principais sintomas da toxicidade do dióxido de carbono, pelo aumento da porcentagem de volume no ar.
Especialidade Pneumologia , medicina intensiva

Hipercapnia (do grego hiper = "acima" ou "demais" e kapnos = " fumaça "), também conhecida como hipercapnia e retenção de CO 2 , é uma condição de níveis anormalmente elevados de dióxido de carbono (CO 2 ) no sangue. O dióxido de carbono é um produto gasoso do metabolismo do corpo e normalmente é expelido pelos pulmões . O dióxido de carbono pode se acumular em qualquer condição que cause hipoventilação , redução da ventilação alveolar (a depuração de ar dos pequenos sacos pulmonares onde ocorre a troca gasosa ) e também resultante da inalação de CO 2 . A incapacidade dos pulmões de eliminar o dióxido de carbono, ou a inalação de níveis elevados de CO 2 , leva à acidose respiratória . Eventualmente, o corpo compensa o aumento da acidez retendo álcali nos rins, um processo conhecido como "compensação metabólica".

A hipercapnia aguda é chamada de insuficiência respiratória hipercápnica aguda ( AHRF ) e é uma emergência médica, pois geralmente ocorre no contexto de uma doença aguda. A hipercapnia crônica, em que a compensação metabólica geralmente está presente, pode causar sintomas, mas geralmente não é uma emergência. Dependendo do cenário, ambas as formas de hipercapnia podem ser tratadas com medicamentos, com ventilação não invasiva baseada em máscara ou com ventilação mecânica .

A hipercapnia é um perigo do mergulho subaquático associado ao mergulho em apneia, mergulho autônomo, especialmente em rebreathers e mergulho profundo, onde está associado ao aumento da densidade do gás respiratório devido à alta pressão ambiente.

sinais e sintomas

A hipercapnia pode acontecer no contexto de uma condição de saúde subjacente e os sintomas podem estar relacionados a essa condição ou diretamente à hipercapnia. Os sintomas específicos atribuíveis à hipercapnia precoce são dispneia (falta de ar), dor de cabeça, confusão e letargia. Os sinais clínicos incluem rubor na pele, pulso total ( pulso intermitente), respiração rápida , batimentos cardíacos prematuros , espasmos musculares e palmas das mãos ( asterixis ). O risco de irregularidades perigosas do batimento cardíaco é aumentado. A hipercapnia também ocorre quando o gás respiratório está contaminado com dióxido de carbono, ou a troca gasosa respiratória não consegue acompanhar a produção metabólica de dióxido de carbono, que pode ocorrer quando a densidade do gás limita a ventilação em altas pressões ambientais.

Na hipercapnia grave (geralmente maior que 10 kPa ou 75 mmHg ), a sintomatologia progride para desorientação, pânico , hiperventilação , convulsões , inconsciência e, eventualmente, morte .

Causas

O dióxido de carbono é um produto metabólico normal, mas se acumula no corpo se for produzido mais rápido do que eliminado. A taxa de produção pode aumentar mais de dez vezes, desde o repouso até o exercício extenuante. O dióxido de carbono é dissolvido no sangue e a eliminação ocorre por troca gasosa nos pulmões durante a respiração. A hipercapnia geralmente é causada por hipoventilação , doença pulmonar ou diminuição da consciência . Também pode ser causado pela exposição a ambientes contendo concentrações anormalmente altas de dióxido de carbono, como por atividade vulcânica ou geotérmica, ou pela reinalação de dióxido de carbono exalado . Nessa situação, a hipercapnia também pode ser acompanhada por acidose respiratória.

A insuficiência respiratória aguda hipercápnica pode ocorrer na doença aguda causada por doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC), deformidade da parede torácica, algumas formas de doença neuromuscular (como miastenia gravis e síndrome de hipoventilação da obesidade . AHRF também pode se desenvolver em qualquer forma de insuficiência respiratória, onde os músculos respiratórios ficam exaustos, como pneumonia grave e asma aguda grave . Também pode ser uma consequência de supressão profunda da consciência, como overdose de opioides .

Durante o mergulho

A respiração normal em mergulhadores resulta em hipoventilação alveolar, resultando em eliminação inadequada de CO 2 ou hipercapnia. O trabalho de Lanphier na Unidade de Mergulho Experimental da Marinha dos EUA respondeu à pergunta: "Por que os mergulhadores não respiram o suficiente?":

  • O oxigênio inspirado mais alto ( ) a 4 atm (400 kPa) foi responsável por não mais do que 25% da elevação no CO 2 expirado (ET CO 2 ) acima dos valores encontrados na mesma taxa de trabalho ao respirar o ar logo abaixo da superfície.
  • O aumento do trabalho respiratório foi responsável pela maior parte da elevação de ( equação do gás alveolar ) em exposições acima de 1 atm (100 kPa), conforme indicado pelos resultados quando o hélio foi substituído por nitrogênio a 4 atm (400 kPa).
  • A resposta ventilatória inadequada ao esforço foi indicada pelo fato de que, apesar dos valores de repouso na faixa normal, aumentou acentuadamente com o esforço, mesmo quando os mergulhadores respiraram o ar a uma profundidade de apenas alguns pés.

Existem várias razões para o dióxido de carbono não ser completamente expelido quando o mergulhador expira:

  • O mergulhador está exalando em uma embarcação que não permite que todo o CO 2 escape para o ambiente, como um longo snorkel , máscara de mergulho facial ou capacete de mergulho , e o mergulhador, então, sai da embarcação, causando aumento do espaço morto .
  • O purificador de dióxido de carbono no rebreather do mergulhador não está removendo dióxido de carbono suficiente do circuito (CO 2 inspirado mais alto ) ou o gás respiratório está contaminado com CO 2 .
  • O mergulhador está se exercitando demais, produzindo dióxido de carbono em excesso devido à atividade metabólica elevada e as trocas gasosas respiratórias não conseguem acompanhar a produção metabólica de dióxido de carbono.
  • A densidade do gás limita a ventilação em altas pressões ambientais. A densidade do gás respiratório é maior em profundidade, de modo que o esforço necessário para inspirar e expirar totalmente aumenta, tornando a respiração mais difícil e menos eficiente ( trabalho respiratório intenso ). Uma densidade de gás mais alta também faz com que a mistura de gás dentro do pulmão seja menos eficiente, aumentando assim o espaço morto efetivo.
  • O mergulhador está deliberadamente hipoventilando , conhecido como "pular a respiração".

Pular respiração é uma técnica controversa para conservar o gás respiratório ao usar mergulho autônomo de circuito aberto , que consiste em prender brevemente a respiração entre a inspiração e a expiração (isto é, "pular" uma respiração). Isso faz com que o CO 2 não seja expirado de forma eficiente. O risco de explosão pulmonar ( barotrauma pulmonar na subida) aumenta se a respiração for retida durante a subida. É particularmente contraproducente com um rebreather , onde o ato de respirar bombeia o gás ao redor do "circuito", empurrando o dióxido de carbono através do purificador e misturando o oxigênio recém-injetado.

No mergulho com rebreather de circuito fechado , o dióxido de carbono exalado deve ser removido do sistema respiratório, geralmente por um purificador contendo um composto químico sólido com alta afinidade para CO 2 , como cal sodada. Se não for removido do sistema, pode ser reinventado, causando aumento na concentração inalada.

Em condições hiperbáricas, a hipercapnia contribui para a narcose por nitrogênio e a toxicidade do oxigênio , causando vasodilatação cerebral que aumenta a dosagem de oxigênio para o cérebro.

Mecanismo

A hipercapnia normalmente desencadeia um reflexo que aumenta a respiração e o acesso ao oxigênio (O 2 ), como despertar e virar a cabeça durante o sono. A falha desse reflexo pode ser fatal, por exemplo, como um fator contribuinte na síndrome da morte súbita do bebê .

A hipercapnia pode induzir aumento do débito cardíaco, elevação da pressão arterial (níveis mais elevados de dióxido de carbono estimulam quimiorreceptores aórticos e carotídeos com aferentes -CN IX e X- para medula oblongata com os seguintes efeitos crono- e inotrópicos ) e uma propensão para arritmias cardíacas . A hipercapnia pode aumentar a resistência capilar pulmonar.

Efeitos fisiológicos

Uma alta pressão arterial parcial de dióxido de carbono ( ) causa mudanças na atividade cerebral que afetam adversamente tanto o controle muscular fino quanto o raciocínio. Alterações no EEG que denotam efeitos narcóticos menores podem ser detectadas para aumento da pressão parcial expirada de gás carbônico ( ) de 40 torrs (0,053 atm) para aproximadamente 50 torrs (0,066 atm). O mergulhador não percebe necessariamente esses efeitos.

Níveis mais altos de têm um efeito narcótico mais forte: confusão e comportamento irracional podem ocorrer por volta de 72 torrs (0,095 atm) e perda de consciência por volta de 90 torrs (0,12 atm). Alta desencadeia a resposta de luta ou fuga, afeta os níveis hormonais e pode causar ansiedade, irritabilidade e respostas inadequadas ou de pânico, que podem estar além do controle do sujeito, às vezes com pouco ou nenhum aviso. A vasodilatação é outro efeito, principalmente na pele, onde são relatadas sensações de calor desagradável, e no cérebro, onde o fluxo sanguíneo pode aumentar em 50% a 50 torrs (0,066 atm), a pressão intracraniana pode aumentar, com uma dor de cabeça latejante . Se associada a uma alta, a alta oferta de oxigênio ao cérebro pode aumentar o risco de toxicidade do oxigênio no SNC em pressões parciais geralmente consideradas aceitáveis.

Em muitas pessoas, um barato causa uma sensação de falta de ar, mas a falta desse sintoma não é garantia de que os outros efeitos não estejam ocorrendo. Uma porcentagem significativa de mortes por rebreather foi associada à retenção de CO 2 . Os efeitos da alta podem levar de vários minutos a horas para serem resolvidos, uma vez que a causa tenha sido removida.

Diagnóstico

Os exames de gases sanguíneos podem ser realizados, geralmente por punção da artéria radial , no contexto de problemas respiratórios agudos ou outra doença médica aguda. A hipercapnia é geralmente definida como um nível de dióxido de carbono no sangue arterial acima de 45 mmHg (6 kPa). Como o dióxido de carbono está em equilíbrio com o ácido carbônico no sangue, a hipercapnia reduz o pH sérico, resultando em acidose respiratória. Clinicamente, o efeito da hipercapnia sobre o pH é estimado pela razão entre a pressão arterial do dióxido de carbono e a concentração do íon bicarbonato .

Tolerância

Tolerância ao aumento da concentração de CO 2 atmosférico
% CO 2 no
ar inspirado
Tolerância esperada para atividade útil na exposição continuada a CO 2 elevado
Duração Limitação principal
0,028 tempo de vida atmosfera, ano 1780
0,04 tempo de vida atmosfera atual
0,5 tempo de vida sem limitações detectáveis ​​(Nota: consulte a pesquisa moderna em dióxido de carbono # abaixo de 1%, que mostra efeitos mensuráveis ​​abaixo de 1%.)
1.0 tempo de vida
1,5 > 1 mês estimulação respiratória leve
2.0 > 1 mês
2,5 > 1 mês
3,0 > 1 mês estimulação respiratória moderada
3,5 > 1 semana
4,0 > 1 semana estimulação respiratória moderada, resposta respiratória exagerada ao exercício
4,5 > 8 horas
5.0 > 4 horas estímulo respiratório proeminente, resposta respiratória exagerada ao exercício
5,5 > 1 hora
6,0 > 0,5 horas estímulo respiratório proeminente, resposta respiratória exagerada ao exercício, início de confusão mental
6,5 > 0,25 horas
7,0 > 0,1 horas limitação por dispneia e confusão mental

Toxicidade de CO 2 em modelos animais

Testes realizados em cães sem raça definida mostraram o efeito fisiológico do dióxido de carbono no corpo do animal: após a inalação de uma mistura de 50% de CO 2 e 50% de ar, o movimento respiratório aumentou por cerca de 2 minutos e depois diminuiu por 30 a 90 minutos. Hill e Flack mostraram que as concentrações de CO 2 de até 35% têm um efeito estimulante sobre a circulação e a respiração, mas aquelas acima de 35% as deprimem. A pressão arterial (PA) diminuiu temporariamente durante o aumento do movimento respiratório e depois subiu novamente e manteve o nível original por um tempo. A frequência cardíaca diminuiu ligeiramente logo após a inalação da mistura de gás. Acredita-se que a depressão inicial da PA com a diminuição da freqüência cardíaca se deva ao efeito depressor direto do CO 2 sobre o coração e que o retorno da pressão arterial ao seu nível original se deva ao rápido aumento de . Após 30–90 min, o centro respiratório estava deprimido e a hipotensão ocorreu gradual ou repentinamente devido à redução do débito cardíaco, levando a uma apneia e, por fim, a uma parada circulatória.

Em concentrações mais altas de CO 2 , a perda de consciência ocorreu quase instantaneamente e o movimento respiratório cessou em 1 minuto. Após alguns minutos de apnéia, foi observada parada circulatória. Esses achados implicam que a causa da morte ao respirar altas concentrações de CO 2 não é a hipóxia, mas a intoxicação por dióxido de carbono.

Tratamento

O tratamento da insuficiência respiratória hipercápnica aguda depende da causa subjacente, mas pode incluir medicamentos e suporte respiratório mecânico. Naqueles sem contra - indicações, a ventilação não invasiva (VNI) é freqüentemente usada em vez da ventilação mecânica invasiva . No passado, o medicamento doxapram (um estimulante respiratório) era usado para hipercapnia na exacerbação aguda de doença pulmonar obstrutiva crônica, mas há poucas evidências para apoiar seu uso em comparação com a VNI e não aparece em diretrizes profissionais recentes.

A insuficiência respiratória muito grave, na qual a hipercapnia também pode estar presente, é freqüentemente tratada com oxigenação por membrana extracorpórea (ECMO), na qual o oxigênio é adicionado e o dióxido de carbono removido diretamente do sangue.

Uma modalidade relativamente nova é a remoção extracorpórea de dióxido de carbono (ECCO 2 R). Essa técnica remove o CO 2 da corrente sanguínea e pode reduzir o tempo de ventilação mecânica necessária para aqueles com AHRF; requer volumes menores de fluxo sanguíneo em comparação com a ECMO.

Terminologia

A hipercapnia é o oposto da hipocapnia , o estado de níveis anormalmente reduzidos de dióxido de carbono no sangue.

Veja também

Referências

links externos

Classificação