允许性高碳酸血症

允许性高碳酸血症 允许性高碳酸血症 中华儿科杂志 2000年第3期第38卷 综 述 作者：万伟琳 王丹华 赵时敏 单位：万伟琳 王丹华 赵时敏（100730 中国医学科学院 中国协和医科大学 北京协和医 院儿科） 允许性高碳酸血症（permissive hypercapnia, PHY）是最近几年被认识和证实的一种 保护性策略，即治疗呼吸衰竭患儿允许PaCO 有一定程度的升高 ,以避免大潮气量、过度通2 气引起的肺损伤。此策略在成人某些肺疾病，如成人呼吸窘迫综合征（ARDS）、慢性气道阻塞和支气管哮喘患者机械通气中应用取得较好的效果，明显降低了气漏、肺实质损伤及脱机 困难等并发症的发生；在早产儿肺透明膜病中，则明显减轻气压伤、降低支气管肺发育不良 （BPD）的发生率。作者重点综述高碳酸血症的病理生理及在儿科，尤其新生儿呼吸窘迫治 疗中的作用。 正常、PaCO＞100 mm Hg情况下患儿存活了。此后Darioli和Perret报道了PHY第122 最初报道PHY于1965年，由Bendixen和他的同事偶然发现，在pH值＞7.20～7.25，次被用于严重的急性哮喘患者，采用低呼吸频率6～10次/min、低潮气量8～12 ml/kg，防PaO 止PIP超过50 cmHO，患儿PaCO达90 mm Hg、持续24 h，未发现有威胁生命的气压伤，22 而且全部存活；最近几年将PHY用于ARDS取得令人满意的结果,PIP＜40 cmHO，潮气量4～27ml/kg，PaCO维持于66.5（38～158）mm Hg，偶有120 mm Hg以上，pH 值7.26（6.79～2 ［1-3］7.45）并未纠正酸中毒，其并发症的发生率较预期低。提示PHY可能改善预后。 严重呼吸衰竭的成人应用低通气维持较高的PaCO即PHY，避免了肺的损伤。用于早产2 儿是否可以有相同的效果？有两份回顾性研究显示新生儿期使用高通气量的呼吸支持、低水 平的PaCO促进肺损伤、增加脑出血、脑瘫发生的危险，反之一定范围的高碳酸血症可降低2 ［4,5］这种并发症。然而，由于对PHY的临床认识不足及副作用的顾忌，一直未用于临床实践。 ［6］直到1995年Jobe的前瞻性试验及一些作者的推荐，才在儿科中开始应用。 ［7，8］ 1．高碳酸血症对心血管系统的效应：早在1910年，Jerusalem和Starling对离体的动物心脏进行实验，证明高碳酸血症可产生心肌急性损害。主要现是收缩力减低。最 近Walley描述了麻醉狗心血管系统对急性高碳酸血症的反应，显示呼酸时改变左室收缩末 期压力-容积关系 ，产生左室收缩力下降伴收缩末期和舒张末期容积增加；同时兴奋血管运 动中枢，使心率增加,结果其心输出量无明显的改变 。PHY通过局部代谢产物CO引起冠状2血管扩张，增加冠脉血流，为心肌供氧，尤其对心力衰竭时有益。但能否用于心力衰竭，尤 其涉及缺血性心脏病，还需做进一步的研究。在试验动物及人麻醉时，吸入CO或存在急性2肺泡通气量减少，可发现心输出量、心率、收缩容积增加，提示CO对心肌机械运动的抑制2作用与对血管运动中枢（通过刺激交感神经和儿茶酚胺的分泌）直接效应间的平衡作用。 ［7-11］ 2.高碳酸血症对中枢神经系统的效应：（1）脑细胞内酸碱平衡的变化：多数情况 下，高碳酸血症的最初几小时内，脑细胞内pH值在正常范围，而细胞外pH值将或多或少的有一些变化，由于肾脏的代偿,1～3 d又达新的稳定状态。（2）神经细胞氧代谢的变化： 高碳酸血症对脑组织氧的消耗效应可能与生物种类、有无窒息、组织PCO水平等特殊情况2有关 。如鼠的实验结果显示：PaCO是80 mm Hg时，脑氧消耗增加，160 mm Hg时脑氧消2 耗正常，240 mm Hg时脑氧消耗降低。最近一项临床研究显示，在心肺分流期间，低氧血症 伴轻度急性高碳酸血症（PaCO 68 mm Hg）降低30%的脑氧消耗。（3）高碳酸血症时脑血流2 的变化：Kety和Schmidt认为，PaCO的急性变化对脑血流有较大的影响 。中度高碳酸血2 症时，PaCO每增加1 mm Hg脑血流增加6%；当PaCO达80～120 mm Hg时，脑血流较少增22 加，这种反应在5～15 min迅速达高峰。继发于脑血流的增加，可致颅内压升高，但对脑脊 液的产生速度并没有影响。研究显示，高碳酸血症时，通过神经元性一氧化氮合成酶诱导产 生的一氧化氮，对脑血管扩张、脑血流改善起重要作用。高碳酸血症对未成熟动物及早产儿 的反应则比成人更强烈。据报道，早产儿的PaCO22脑血流的效应有所不同。动物实验提示，脑血流对高碳酸血症的反应，在新生动物不比成年 每增加7.5 mm Hg，脑血流增加52%～67%。其原因可能系婴儿出生时即存在相对收缩状态的动物反应大；而在早产儿，脑血流对CO 脑动脉床，生后最初几天则被激活处于相对舒张状态。 ［7］ 3．对其他器官的效应：急性高碳酸血症可降低骨骼肌的收缩力（尤其是膈肌），进 一步的效应是降低耐力。慢性高碳酸血症也可显示肌力下降，但氧分压正常的急性PHY则报道较少,可刺激肾上腺髓质分泌肾上腺素、去甲肾上腺素,也可使ACTH、醛固酮及抗利尿激素的分泌增加。 只要血氧饱和度正常，PCO从75～110 mm Hg缓慢上升，不会引起明显的临床症状。现2 从一些资料来认识机体对正常血氧时急性呼吸性酸中毒的耐受程度，以得出一个可允许性高 碳酸血症的范围。 1．动物实验：早在1960年，Graham等对15只麻醉的幼犬行气管插管，在吸氧前提下 给予一定浓度的CO。二氧化碳浓度(FiCO)逐渐升高，每5 min升高5%。在FiCO?0.6时，222所有实验动物的血液动力学稳定 ；FiCO=0.65时，两例低血压、死亡；FiCO=0.70时，动22物的PaCO?500 mm Hg,pH值在6.2～6.5，通过缓慢降低FiCO至正常，13只实验幼犬皆存22 活，无严重心律失常发生。 2．临床研究：众所周知，吸入一定量的CO可以刺激呼吸，当FiCO达0.50时可引起22轻度呼吸性酸中毒，此时正常人可耐受几 h。Sechzer等曾做一临床实验，健康自愿者在10～20 min 内吸入7%～14%CO，结果最大的PaCO达101 mm Hg；当PaCO＞80 mm Hg时，多数222受试者意识丧失。但在高碳酸血症期间及恢复到正常状态，皆未发现心血管不稳定及严重的 心律失常。在现代辅助呼吸及监护技术诞生之前，尤其在外科手术期间，常常发生急性严重 高碳酸血症。在一组报道中,22例吸入性麻醉者发生严重的呼吸性酸中毒（PaCO达160 mm Hg 2pH值?7.00），7例出现严重的室性心律失常；PaCO在80 mm Hg以上、pH值在7.2～7.02 之间，数分钟内无任何副作用出现。在1990年Goldstein等报道5例儿童高碳酸血症。在35 min至2 d内，PaCO升至155～269 mm Hg，pH值 6.76～7.10。在高碳酸血症期间无低2 氧血症。虽然PaCO较高pH值较低，但临床上仅有暂时的神经系统抑制,表现为反应迟钝或2 昏迷。无远期的神经系统后遗症,预后较好。在最近一项研究中，5例机械通气的婴儿,在35～420 min内PaCO?150 mm Hg，其中4例pH值?6.0，另一例pH=7.1。仅有的临床表现是神2 经系统抑制，无抽搐，心血管系统稳定或无心律失常。 1．应用依据：由于NICU技术的进步，早产儿RDS的早期存活率明显提高。但随之而来 的支气管-肺发育不良或/慢性肺部疾病（BPD或CLD）的问尚未完全解决，大大影响了早 产儿长期预后，引起婴儿期死亡、神经发育落后等。在发达国家，此病已成为早产儿发病及 死亡的第1位原因。 多种因素可引起BPD或/CLD，包括早产、RDS、氧中毒、气压伤、输液过量、动脉导管 开放等。回顾性研究证明，机械性通气引起的肺损伤是最主要的原因。临床资料显示机械通 气时的肺损伤效应主要是大潮气量及肺容量，比压力损伤更为重要，尤其对肺不成熟的早产 儿。所以目前认为名词“容量损伤（volutrauma）”应替代旧的“气压伤（barotrauma）”一词。由于新生儿呼吸衰竭用限压型呼吸机治疗，不能预调潮气量，因此有人提出减少正压高于以前的正常水平，以减少BPD或/CLD的发生，即应用PHY预2 呼吸时间及压力，使PCO防、限制肺过度扩张及肺损伤。 1997年，Mariani等在早产儿进行了一项试验性研究。通过高碳酸血症组（H组，PaCO 245～55 mm Hg）与正常组（N组，PaCO 35～45 mm Hg）的比较，发现H组通气的PIP、MAP、2 呼吸频率低于N组；在气漏、动脉导管未闭、颅内出血及视网膜病变的发生率上无差异。这 种肺保护性策略在早产儿可以降低机械通气的时间，而不增加副作用。 有两项临床回顾资料显示 ：早产儿在生后的前4d，尤其生后第1天，低水平的PaCO2与CLD有密切的关系。如果生后前4 d（尤其生后第1天）PaCO?50 mm Hg、应用表面活性2物质前一天 PaCO?40 mm Hg，可降低BPD或CLD的发病率和（或）严重度；婴儿可较好的2 耐受且无副作用。反之，生后3 d内机械通气的早产儿，如PaCO?17 mm Hg，则增加了脑2出血、脑瘫发生的危险。 2．应用：即改变通气策略，改变过去维持“正常”血气指标及肺通气量的方法。 PHY一般是指保持PaCO在50～70 mm Hg。目前正在进行的一些临床研究是在生后24 h内2 开始将PaCO维持在45～55 mm Hg水平，持续96 h，代替过去35～45 mm Hg。也有学者建2 议小早产儿或有气漏的新生儿维持PaCO在50～60 mm Hg、pH值大于7.25，可减少肺损伤，2 婴儿可以耐受且无副作用。 由于人体对呼吸性酸中毒有较好的耐受性，临床很少应用碱性药物治疗。但pH值低于7.15或可疑有酸中毒所致的严重后果时，建议应用下列碱性药物，碳酸氢钠、CARBICARB、三羟甲基氨基甲烷（THAM）。 综上所述，急性高碳酸血症时，如 PaCO达80 mm Hg，pH值7.15时，对机体危害不大。2 如果掌握好PHY的安全界限，这一治疗手段有可能扩大其应用范围。 在90～110 mm Hg，可引起CO麻醉并抽搐 。因高碳酸血症性酸中毒可引起脑22血管扩张，致脑水肿、颅内压升高，尤其存在颅内病变（颅内损伤、出血、占位性病变及脑 当PaCO血管病）时，加重病情，所以此时是绝对禁忌症；而在伴有组织低氧时，细胞内酸中毒可增 加脑代谢率、损伤血管内皮使其通透性增高，导致脑间质水肿；在暂时性缺血后重新灌注时， 细胞内酸中毒可增加自由基的形成、促进组织损害。所以应用PHY时应避免缺血、缺氧性损 伤因素的存在。 高碳酸血症既可降低心肌收缩力、血管舒张力，也可增加交感神经的活性，引起心律失 常。最常见的效应是心输出量增加以维持正常的血压。如果交感神经反应减低或心肌功能受 损，心输出量不足，可引起低血压；如高碳酸血症伴低氧血症，可引起肺血管收缩、肺循环 阻力增加、心脏射血分数降低。故心功能受损是相对禁忌症。在严重高碳酸血症可以直接抑 制心血管中枢，直接抑制心脏活动和扩张血管，导致血压下降、心肌收缩力下降、心率失常。 所以临床应避免严重的高碳酸血症。 当应用PHY时，应该缓慢增加PaCO ，不超过10 mm Hg/h，最大限度到80 mm Hg。缓慢2增加的目的在于细胞内部酸性物质可以充分代偿。如果有些原因使PHY?80 mm Hg，建议增 加的速度要更缓慢。 总之，PHY及相关的通气策略在严重肺部疾病，尤其早产儿RDS机械通气中的应用效果 是肯定的，但其治疗机制及具体应用方法仍在探讨与完善中。 参考文献 1，Bendixen HH, Egbert LD, Hedley W J, et al .Respiratory care .Louis: Mosby,1965.148. 2，Darioli R, Perret C. 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Padeiatr An， 1996,6:173-181. 目的：探讨吸入麻醉药异氟醚、七氟醚、地氟醚诱导预适应对缺血再灌注所致心肌细胞凋亡及p53、Bcl-2、Bax基因蛋白表达的影响。 方法：88只新西兰白兔随机分成11组（n=8）：假手术对照组（P组）、缺血再灌注对照组（IR组）、缺血预处理组（IP组）、异氟醚预处理组（?组）、七氟醚预处理组（S组）、地氟醚预处理组（D组）、缺血预处理+优降糖组（IP+G组）、异氟醚预处理+优降糖组（?+G组）、七氟醚预处理+优降糖组（S+G组）、地氟醚预处理+优降糖组（D+G组）、单纯优降糖组（G组）。除P组外，每组均接受左冠脉前降支3h阻断和3h再灌注。IP组在缺血前接受连续3次每次缺血5min、再灌注5min的预处理。吸入麻醉药预处理组在缺血前分别吸 入1MAC的异氟醚、七氟醚或地氟醚30min后洗脱15min。加用优降糖组在缺血预处理或 吸入麻醉药前静脉注入优降糖0.33mg／kg。心肌缺血和梗死面积分别用Evan's蓝和TTC染色法测定。取心肌缺血区边缘组织用琼脂糖电泳检测DNA梯形格局(DNA Ladder)的形成，用流式细胞仪测凋亡指数(AI)及p53、Bcl-2、Bax基因的蛋白表达。 结果：心肌梗死面积占缺血面积的百分比：IR组为（60.8?10.8）％，IP、?、S、D组显著减少，分别为（33.1?4.9）％、（39.0?5.9）％、（30.9?6.8）％、（32.2?7.5）％（P均<0.05）；IP+G、I+G、S+G、D+G组分别是（60?10）％、（64?12）％、（57?12）％、（62?11）％，与IR组相比无显著差异（P均>0.05）；G组为（63?13）％，与IR组相比无增加（P>0.05）。IR组DNA Ladder形成明显，IP、I、S、D组Ladder减弱、模糊不清。P组AI为（0.93?0.27）％，IR组为（13.83?3.98）％，明显升高(P<0.01）；IP、I、S、D组分别是（5.85?1.59）％、（6.68?1.81）％、（6.67?1.57）％、（7.41?1.96）％，较P组显著升高（P均<0.01），较IR组显著降低（P均<0.01）。与P组相比，IR组Bcl-2表达下调，而p53、Bax表达上调。与IR组相比，IP、I、S、D组Bcl-2表达上调，而p53、Bax表达下调。 结论：1、吸入麻醉药异氟醚、七氟醚、地氟醚所诱导预适应减少缺血再灌注所致在体兔 心肌梗死面积与抑制心肌细胞凋亡有关。2、异氟醚、七氟醚、地氟醚诱导预适应抑制缺血 再灌注所致在体兔心肌细胞凋亡与上调Bcl-2、下调p53、Bax基因的表达有关。