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PaCO2有一定程度的升高 ,以避免大潮气量、过度通气引起的肺损伤。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。 一、概述 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，PaO2正常、PaCO2,100 mm Hg情况下患儿存活了。此后Darioli和Perret报道了PHY第1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，防止PIP超过50 cmH2O，患儿PaCO2达90 mm Hg、持续24 h，未发现有威胁生命的气压伤，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 cmH2O，潮气量4,7ml/kg，PaCO2维持于66.5(38,158)mm Hg，偶有120 mm Hg以上，pH 值7.26(6.79,7.45)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,1-3,。 严重呼吸衰竭的成人应用低通气维持较高的PaCO2即PHY，避免了肺的损伤。用于早产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PaCO2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这种并发症,4,5,。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。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,6,。 二、高碳酸血症对机体功能的影响 1(高碳酸血症对心血管系统的效应,7，8,:早在1910年，Jerusalem和Starling对离体的动物心脏进行实验，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CO2引起冠状血管扩张，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CO2或存在急性肺泡通气量减少，可发现心输出量、心率、收缩容积增加，提示CO2对心肌机械运动的抑制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。 2.高碳酸血症对中枢神经系统的效应,7-11,:(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PCO2水平等特殊情况有关 。如鼠的实验结果显示:PaCO2是80 mm Hg时，脑氧消耗增加，160 mm Hg时脑氧消耗正常，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(PaCO2 68 mm Hg)降低30%的脑氧消耗。(3)高碳酸血症时脑血流的变化:Kety和Schmidt认为，PaCO2的急性变化对脑血流有较大的影响 。中度高碳 酸血症时，PaCO2每增加1 mm Hg脑血流增加6%;当PaCO2达80,120 mm Hg时，脑血流较少增加，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动物反应大;而在早产儿，脑血流对CO2的反应则比成人更强烈。据报道，早产儿的PaCO2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脑动脉床，生后最初几天则被激活处于相对舒张状态。 3(对其他器官的效应,7,: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。 三、机体对高碳酸血症的耐受程度,7，12-14, 只要血氧饱和度正常，PCO2从75,110 mm Hg缓慢上升，不会引起明显的临床症状。现从一些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CO2。二氧化碳浓度(FiCO2)逐渐升高，每5 min升高5%。在FiCO2?0.6时，所有实验动物的血液动力学稳定 ;FiCO2=0.65时，两例低血压、死亡;FiCO2=0.70时，动物的PaCO2?500 mm Hg,pH值在6.2,6.5，通过缓慢降低FiCO2至正常，13只实验幼犬皆存活，无严重心律失常发生。 2(临床研究:众所周知，吸入一定量的CO2可以刺激呼吸，当FiCO2达0.50时可引起轻度呼吸性酸中毒，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%CO2，结果最大的PaCO2达101 mm Hg;当PaCO2,80 mm Hg时，多数受试者意识丧失。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(PaCO2达160 mm Hg pH值?7.00)，7例出现严重的室性心律失常;PaCO2在80 mm Hg以上、pH值在7.2,7.0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，PaCO2升至155,269 mm Hg，pH值 6.76,7.10。在高碳酸血症期间无低氧血症。虽然PaCO2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PaCO2?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经系统抑制，无抽搐，心血管系统稳定或无心律失常。 四、PHY治疗早产儿呼吸衰竭的临床应用,5，7，15-19, 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)的问题尚未完全解决，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 呼吸时间及压力，使PCO2高于以前的正常水平，以减少BPD或/CLD的发生，即应用PHY预防、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，PaCO2 45,55 mm Hg)与正常组(N组，PaCO2 35,45 mm Hg)的比较，发现H组通气的PIP、MAP、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)PaCO2?50 mm Hg、应用表面活性物质前一天 PaCO2?40 mm Hg，可降低BPD或CLD的发病率和(或)严重度;婴儿可较好的耐受且无副作用。反之，生后3 d内机械通气的早产儿，如PaCO2?17 mm Hg，则增加了脑出血、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PaCO2在50,70 mm Hg。目前正在进行的一些临床研究是在生后24 h内开始将PaCO2维持在45,55 mm Hg水平，持续96 h，代替过去35,45 mm Hg。也有学者建议小早产儿或有气漏的新生儿维持PaCO2在50,60 mm Hg、pH值大于7.25，可减少肺损伤，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)。 五、高碳酸血症的不良反应及禁忌症,7，18, 综上所述，急性高碳酸血症时，如 PaCO2达80 mm Hg，pH值7.15时，对机体危害不大。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。 当PaCO2在90,110 mm Hg，可引起CO2麻醉并抽搐 。因高碳酸血症性酸中毒可引起脑血管扩张，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PaCO2，不超过10 mm Hg/h，最大限度到80 mm Hg。缓慢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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