Insuficiența respiratorie – Tipuri și tratament

Ești mai degrabă un elev vizual? Consultați cursurile noastre video online și începeți acum cursul de medicină respiratorie gratuit!

Imagine : „CPR training-03” de Rama. Licență: CC BY-SA 2.0

Definiția insuficienței respiratorii

Disfuncția respiratorie se referă la eșecul schimbului de gaze, adică scăderea tensiunii arteriale a oxigenului, PaO2, mai mică de 60 mm Hg (hipoxemie). Ea poate sau nu să însoțească hipercapnia, o PaCO2 mai mare de 50 mm Hg (scăderea eliminării de CO2).

Fiziologia normală a respirației

La indivizii normali, tensiunea „alveolară” a oxigenului, PAO2, rămâne aproape de 100 mmHg, în timp ce tensiunea alveolară a dioxidului de carbon, PACO2, se menține aproape de 40 mmHg.

Există o mică diferență de 5-10 mmHg între tensiunea de oxigen „alveolară (A)” și cea „arterială (a)” deoarece aproximativ 2% din debitul cardiac sistemic ocolește circulația pulmonară (șunt fiziologic) și nu este oxigenat.

Mixtura rezultată dintr-o cantitate mică de sânge dezoxigenat face ca PO2 a sângelui arterial (PaO2) să fie ușor mai mică decât cea a aerului alveolar (PAO2). Un gradient A-a normal este de aproximativ < 10 mmHg. Dacă gradientul A-a este normal, înseamnă că nu există niciun defect de difuzie a gazelor. Gradientul A-a ajută la conturarea diferitelor cauze ale insuficienței respiratorii.

La starea de echilibru, rata de producere a dioxidului de carbon în organism este constantă. PACO2 depinde și este „invers proporțională” cu ventilația, astfel că ventilația crescută va duce la scăderea PACO2, iar ventilația scăzută va determina creșterea PACO2.

Tensiunea alveolară de oxigen, PAO2, depinde de concentrația de oxigen inhalat (FIO2), și de tensiunea alveolară de dioxid de carbon (PACO2), ca în următoarea ecuație:

PAO2 = FIO2 × (PB – PH2 O) – PACO2/R

PAO2: PO2 alveolară FIO2: Concentrația fracționată de oxigen în gazul inspirat
PB: Presiunea barometrică PH2O: Presiunea vaporilor de apă la 37°C
PACO2: PCO2 alveolară R: Raportul de schimb respirator.

Tipurile de insuficiență respiratorie

Există două tipuri de insuficiență respiratorie care sunt clasificate cu ajutorul analizei gazelor din sângele arterial (ABG):

Tipul I se caracterizează prin:

• Hipoxemie (PaO2 mai mică de 60 mmHg)
• Fără hipercapnie, PaCO2 normală sau scăzută (PaCO2 mai mică de 50 mmHg)
• De obicei apare din cauza unei nepotriviri semnificative între ventilație și perfuzie

Tipul II este caracterizat de:

• hipoxemie (PaO2 mai mică de 60 mmHg) și
• hipercapnie crescută (PaCO2 mai mare de 50 mmHg)
• De obicei apare din cauza hipoventilației

Insuficiența respiratorie poate fi clasificată în continuare ca fiind cu debut acut sau cronic.

Insuficiența respiratorie acută apare în câteva minute și ore și este de obicei o urgență. Se caracterizează prin modificări amenințătoare de viață ale gazelor din sângele arterial și ale stării acido-bazice a organismului, de exemplu, pneumotorax de tensiune, embolie pulmonară, sindrom de detresă respiratorie acută, reacții anafilactice.

Insuficiența respiratorie cronică apare treptat, pe parcursul săptămânilor și lunilor. Este mai puțin dramatică și nu este întotdeauna ușor de observat. De obicei, rinichii compensează și normalizează starea acido-bazică a organismului prin modificarea bicarbonatului și a excreției de acid. Pot apărea, de asemenea, policitemia, bronhopneumopatia obstructivă cronică și pneumoconioza.

Fiziopatologia hipoxemiei

Hipoxemia este o scădere a PO2 arterială, în timp ce hipoxia este scăderea aportului de oxigen către țesuturi. Pacienții pot dezvolta hipoxie în prezența unei PaO2 normale, ca în cazurile de intoxicație cu monoxid de carbon sau de scădere a hemoglobinei (anemie).

Există cinci cauze fiziopatologice importante ale hipoxemiei și insuficienței respiratorii.

Hipoventilația

Ventilația minutelor depinde de frecvența respiratorie și de volumul curent, care reprezintă cantitatea de aer inspirat în timpul fiecărei respirații normale în repaus.

Ventilația minutelor = Frecvența respiratorie x Volumul curent

Frecvența respiratorie normală este de aproximativ 12 respirații pe minut, iar volumul curent normal este de aproximativ 500 ml. Prin urmare, volumul respirator minut este în mod normal în medie de aproximativ 6 L/min.

Hipoventilația apare atunci când există o scădere a frecvenței respiratorii și/sau a volumului curent, astfel încât este schimbată o cantitate mai mică de aer pe minut. Va exista o scădere a intrării de oxigen în alveole și în artere, ceea ce va duce la scăderea PaO2. După cum s-a descris deja, PaCO2 este invers proporțională cu ventilația. Prin urmare, hipoventilația va duce la creșterea PaCO2.

Gradientul alveolo-arterial va fi normal și mai mic de 10 mmHg, deoarece nu există niciun defect de difuzie a gazelor. În aceste cazuri, creșterea ventilației și/sau creșterea concentrației de oxigen va corecta gazele sanguine dereglate.

Deficitul de difuzie

În cazul deficitului de difuzie, există o problemă structurală în interiorul plămânului. Poate exista o scădere a suprafeței (ca în emfizem) sau o grosime crescută a membranelor alveolare (ca în fibroză și în bolile pulmonare restrictive) care afectează difuzia gazelor prin alveole, ceea ce duce la o creștere a gradientului alveolo-arterial. În cazul unui gradient A-a crescut, PO2 alveolară va fi normală sau mai mare, dar PO2 arterială va fi mai mică. Cu cât problema structurală este mai mare, cu atât gradientul alveolo-arterial va fi mai mare.

Din moment ce difuzia gazelor este direct proporțională cu concentrația gazelor; prin urmare, creșterea concentrației de oxigen inhalat va corecta PaO2, dar gradientul A-a crescut va fi prezent atâta timp cât problema structurală este prezentă.

Shuntul pulmonar

În shuntul pulmonar, cunoscut și sub numele de shunt dreapta-stânga, sângele deoxigenat venos din partea dreaptă intră în partea stângă a inimii și în circulația sistemică fără a se oxigena în interiorul alveolelor. În cuvinte simple, șuntul se referă la „perfuzie normală, ventilație deficitară”. Plămânii au un aport sanguin normal, dar ventilația este diminuată sau absentă, ceea ce duce la eșecul schimbului de gaze cu sângele deoxigenat care intră. Raportul ventilație/perfuzie este sau aproape de zero.

De exemplu, în atelectasie, plămânul colapsat nu este ventilat, iar sângele din acel segment nu reușește să se oxigeneze. În bolile cardiace cianotice, sângele din partea dreaptă ocolește (șunt) plămânii și intră în partea stângă, provocând hipoxemie și cianoză.

Gradientul A-a crește pe măsură ce sângele deoxigenat intră în circulația arterială (sistemică), scăzând tensiunea arterială de oxigen, PaO2.

Din moment ce sângele venos nu se oxigenează în șuntul pulmonar, prin urmare, creșterea concentrației de oxigen nu corectează hipoxemia. Sângele va ocoli plămânii, indiferent cât de mare este concentrația de oxigen. Acest eșec de creștere a PaO2 după administrarea de oxigen este un aspect foarte important și ajută la diagnosticul diferențial între difuzia afectată și alte cauze de hipoxemie care se rezolvă cu oxigen suplimentar.

Dispotrivire ventilație – perfuzie (V/Q)

V/Q este raportul dintre ventilația alveolară (V) și fluxul sanguin pulmonar (Q). Potrivirea dintre ventilație și perfuzie este esențială pentru realizarea unui schimb adecvat de oxigen și dioxid de carbon în interiorul alveolelor. Raportul V/Q la indivizii normali este de aproximativ 0,8, dar acest raport se modifică dacă există defecte semnificative de ventilație sau perfuzie.

În cadrul plămânului, toți alveolele nu au o ventilație și o perfuzie uniforme. Acestea tind să varieze din cauza efectelor gravitației. La vârful plămânului, alveolele sunt mari și complet umflate, în timp ce la baze sunt mici. În mod similar, aportul de sânge este mai mare la baza plămânului decât la apex. Acest lucru creează o nepotrivire fiziologică ventilație (V) – perfuzie (Q) între diferitele alveole.

Raportul V/Q scăzut (< 0,8) poate apărea fie din cauza ventilației scăzute (boală pulmonară a căilor respiratorii sau interstițială), fie din cauza supraperfuziunii. În aceste cazuri, sângele este irosit pentru că nu reușește să se oxigeneze corespunzător. În condiții extreme, când ventilația scade semnificativ, iar raportul V/Q se apropie de zero, se va comporta ca un șunt pulmonar.

Raportul V/Q crescut (> 0,8) apare, de obicei, când perfuzia este scăzută (o embolie pulmonară împiedică fluxul sanguin distal față de obstrucție) sau supraventilația. Aerul este irosit în aceste cazuri și nu reușește să se difuzeze în sânge. În condiții extreme, când perfuzia scade semnificativ, iar V/Q se apropie de 1, alveolele vor acționa ca spațiu mort și nu are loc nicio difuzie de gaze.

Prin urmare, decalajul crescut între ventilație și perfuzie în interiorul plămânului afectează procesele de schimb de gaze, ducând în final la hipoxemie și insuficiență respiratorie.

Altitudine mare

La altitudini mari, presiunea barometrică (PB) scade, ceea ce va duce la scăderea PO2 alveolară, ca în ecuație:

PAO2 = FIO2 × (PB – PH2 O) – PACO2/R

Diminuarea PAO2 alveolară va duce la scăderea PaO2 arterială și la hipoxemie, dar gradientul A-a rămâne normal, deoarece nu există niciun defect în cadrul proceselor de schimb gazos. În aceste condiții, oxigenul suplimentar (creșterea FIO2) crește PAO2 și corectează hipoxemia.

Când o persoană urcă brusc la mare altitudine, organismul răspunde la hipoxemie prin hiperventilație, provocând alcaloză respiratorie. Concentrațiile de 2, 3-difosfoglicerat (DPG) sunt crescute, deplasând curba de disociere oxigen-hemoglobină spre dreapta.

Cronologic, are loc aclimatizarea, iar organismul răspunde prin creșterea capacității de transport al oxigenului în sânge (policitemie). Rinichii excretă bicarbonați și mențin pH-ul în limite normale.

.

Cauzele hipoxemiei
Cause	PaO2	A-a gradient	PaO2 response to supplemental oxygen
Hypoventilation	Decreased	Normal	Increases
Diffusion Impairment	Decreased	Increased	Increases
Shunt	Decreased	Increased	Does not increase.
V/Q Mismatch	Decreased	Increased	Usually increases (depends on V/Q mismatch type)
High Altitude	Decreased	Normal	Increases

Pathophysiology of Hypercapnia

Hypercapnia occurs when carbon-dioxide tension (PCO2) increases to more than 50 mmHg. As explained above, at a steady-state, the rate of carbon dioxide production within the body is constant. The PACO2 depends on and is inversely proportional to ventilation, so decreased ventilation will cause increased PACO2 and vice versa. Therefore, hypercapnia (along with hypoxemia, Type II respiratory failure) occurs, usually due to conditions that decrease ventilation.

For example:

• Reduced central respiratory drive, e.g.,, supradozaj de opioide sau traumatism cranian
• Obstrucția căilor respiratorii superioare (corp străin, edem, infecție)
• Astm astm acut sever tardiv, BPOC
• Boli neuromusculare periferice, de ex, sindromul Guillain-Barre, miastenia gravis, botulism
• Fatiga musculară respiratorie

Tratamentul insuficienței respiratorii

Pacienții cu insuficiență respiratorie acută au un risc crescut de afectare a țesuturilor hipoxice și trebuie internați într-o unitate de terapie respiratorie/intensivă. Căile respiratorii, respirația și circulația (ABC) pacientului trebuie evaluate și gestionate mai întâi, similar tuturor urgențelor.

Primul obiectiv este corectarea hipoxemiei și/sau prevenirea hipoxiei tisulare prin menținerea unei tensiuni arteriale a oxigenului (PaO2) de 60 mm Hg sau a unei saturații arteriale a oxigenului (SaO2) mai mari de 90%. De obicei, furnizarea inițială de oxigen suplimentar și ventilație mecanică, care este asigurată prin mască facială (non-invazivă) sau prin intubație traheală, este eficientă.

Tratamentul specific al insuficienței respiratorii depinde de cauza care stă la baza acesteia. Prin urmare, ar trebui să încercăm să identificăm tulburările fiziopatologice de bază care au dus la insuficiența respiratorie și să le corectăm prin furnizarea unui tratament specific, cum ar fi steroizi și bronhodilatatoare pentru BPOC și astm, antibiotice pentru pneumonie și heparină pentru embolia pulmonară.

Obiectivele ventilației mecanice

Ventilația mecanică are două obiective principale:

1. Creșterea PaO2 prin creșterea concentrației de oxigen inhalat (FIO2) și a presiunii pozitive de expirație finală (PEEP).
2. Decrease PaCO2 by increasing the ventilation by adjusting the tidal volume and respiratory rate of the mechanical ventilators.

Mechanical ventilation is also an appropriate therapy for respiratory muscle fatigue because it rests the respiratory muscles.