Etikett: KOL

Syrgasinducerad koldioxidretention – det alla borde veta!

”Men patienten har KOL – ska vi verkligen ge syrgas?”

Ord som många har tänkt, sagt eller hört. Men varför retinerar KOL-patienter? Många lär sig att syrgastillförsel gör att KOL-patienten slutar andas – men så enkelt är det inte!

Här kommer 5 minuters läsning som kommer att blåsa hål på myten, få dig att känna dig riktigt KOL, och få dig att tröttna på respiratoriska ordvitsar. Så ta ett djupt andetag…

Andningsfysiologi – superkort repetition

Flera faktorer påverkar hur vi andas, men största effekten på minutventilationen kommer från centrala kemoreceptorer i hjärnstammen som känner av CO2-nivåerna i blodet. [Spyer 2009] Grundinställningen är: Högt pCO2? Dags att andas mera! (Ja, jag sammanfattar andningsfysiologin med två meningar, medveten om att jag nog kommer få arga mail från andningsfysiologer). Men hur är det för KOL-patienter?

The Donald: de andas för lite

1949 skickade Kenneth Donald in ett brev till the Lancet [Donald 1949]. Han beskrev en man som efter 12 timmars syrgasbehandling hade ett pCO2 på 16kPa och var komatös, och som sedan vaknade till när man slutade ge syrgas:

”It was indeed a strange sight to see him become almost black and then recover consciousness.”

Primum non nocere.

Varför är det här brevet viktigt? Jo, Donald föreslog han att den huvudsakliga mekanismen var att KOL-patienter har en hypoxisk drive (alltså att deras andnings drive styrs mer av pO2 snarare än pCO2) och om man ger syrgas till dem minskar ventilationen:

 ”The removal of the anoxic stimulus causes them to hypoventilate with further retention of carbon dioxide.”

Men är sänkt minutventilation verkligen hela sanningen? 

80-talet – inte bara minutventilation

Man trodde att minutventilationen var den enda mekanismen, men på 60-talet började forskare studera blodgaser systematiskt på KOL-patienter [McNicol 1965], och väckte misstanken att den pulmonella cirkulationen sannolikt var inblandad [Campbell 67].  Artikeln innehåller f.ö. många bra citat som t.ex:

”Better a year at a pO2 of [6.6 kPa] than an hour at a pO2 of [2.6 kPa]”

Hypoxisk pulmonell vasokonstriktion (HPV) är ett sätt för lungan att optimera gasutbytet. I de alveoler som inte ventileras väl drar blodkärlen ihop sig, så att mer blod slussas till de alveoler där det finns gas att utbyta. Hos KOL-patienter finns det många alveoler som är rätt skadade, varför det konstant kan finns en viss grad av HPV. När man tillför syrgas kan dock HPV:n slås ut, även i de delar av lungan som inte fungerar så bra, vilket ger upphov till dead space.

En fransk forskargrupp på 80-talet förstärkte att hyperkapnén delvis orsakades av HPV. De tittade på 20 patienter med avancerad KOL och exacerbationer, och såg att hyperkapnén inte kunde förklaras av en minskad minutventilation, utan snarare av en ökning i fysiologisk deadspace genom dysfunktionell ventilation/perfusions-matching [Aubier 1980], vilket styrktes av andra forskare [Sassoon 1987], [Dick 1997]. Alltså att syre diffunderar passivt till icke-ventilerade alveoler, vilket gör att vasokonstriktionen där slås av. Då kommer icke-syresatt blod med mycket koldioxid kommer till alveoler som inte ventileras, och då har vi en ventilations/perfusions-missmatch. År 2000 utmanades dock detta av en australiensisk studie som tittade på KOL patienter. De såg att hos patienter som retinerade så minskade ventilationen påtagligt, det vill säga att minutventilationen visste spelade roll [Robinson 2000]. Det finns flera möjliga förklaringar till varför studierna skiljde sig åt, men sammantaget är det sannolikt så att minutventilationen spelar roll, men olika mycket i olika KOL-patienter.

Intressant nog så föreslog Aubier et al redan på 80-talet att hyperkapnén berodde på en syrgasinducerad minskning i andningsfrekvens, en försämrad ventilations/perfusionsmatching samt Haldaneeffekten.  Vänta – Haldaneeffekten?

Haldaneffekten

1914 beskrev två forskare (varav en hette Haldane) att Hb kan binda mer CO2 i sitt deoxygenerade tillstånd, än i dess oxygenerade. När man tillför syrgas blir mer Hb oxygenerat, och kan således binda en mindre mängd CO2, vilket ökar pCO2. [Haldane 1914] Det är dock lite oklart hur stor roll Haldaneffekten har på att orsaka hyperkapnén – vissa efterföljande studier har antytt en liten roll [Lenfant 1966], och andra en större roll [Luft 1981].

Hur tolkar vi allt detta?

Det är svårt att försöka studera ett komplext heterogent fenomen (hyperkapné hos KOL patienter vid syrgastillförsel). Som vi sett har det studerats ur många olika vinklar, med stundom motsägelsefulla fynd, och då de flesta studier skiljer sig åt i metodologi och sammanhang är det svårt att vara säker på hur man bäst värderar fynden gentemot varandra. Vissa av studierna gjordes på KOL patienter, andra på KOL patienter i exacerbationer, vissa bara på patienter med grav KOL – och man har gett olika mycket syrgas, och ibland använt munstycken för att mäta minutventilation (en metod som i sig har felkällor).

En viktig lärdom är att det inte bara är KOL-patienter som retinerar. Patienter med neuromuskulära sjukdomar, eller hypoventilation till följd av obesitas, kan också ha en kronisk HPV, eller försämrat alveolärt gasutbyte, och kan då också retinera vid syrgastillförsel [Budinger 2013, Gay 1995].

Sannolikt kommer det komma fler studier framöver som hjälper oss förstå de underliggande mekanismerna, men det är nog klokt att var ödmjuk inför att vi idag sannolikt inte har alla svaren. Med det sagt, vissa saker kan vi vara rätt säkra på.

Sammanfattning

Förutom att ge dig en teoretisk förståelse som bättre förklarar fenomenet vill vi också skicka med några konkreta tips:

  • Koldioxidretention vid syrgasbehandling av kroniskt underventilerade patienter verkar orsakas av tre saker: minskad minutventilation på grund av hypoxisk drive, dysreglerat ventilation/perfusionsmatchning, och haldaneffekten (se bild nedan)
Tre orsakerna till syrgasinducerad koldioxidretention hos lungsjuk patient
Med risk för att provocera hotbrev från andningsfysiologer så sammanfattas de tre mekanismerna som förefaller orsaka koldioxidretentionen på en bild.
  • Andningsfrekvens är en dålig pseudovariabel för pCO2 retention – så följ effekterna av syrgastillförsel med upprepade blodgaser
  • Även icke-KOLare kan retinera! Alla lungsjukdomar som medför långvarig alveolär dysfunktion (vilket orsakar en fysiologisk HPV och/eller kroniska hyperkapné) kan retinera vid syrgastillförsel
  • Behandla alltid hypoxi – hyperkapné kan man alltid lösa senare! 88-92% är ett rimligt målvärde för dessa patienter, och vi kommer att skriva mer om det inom kort…

Och om du vill läsa på mera: börja med [Calverly 2000] och [Abdo 2012]!

Referenser

  1. Christiansen J, Douglas CG, Haldane JS. The absorption and dissociation of carbon dioxide by human blood. J Physiol. 1914 Jul 14;48(4):244-71.
  2. Donald K, Simpson T, Michmicaelh J, Lennox B. Neurologic effects of oxygen. 1949 Dec 3; 6588(254): 1056-1057
  3. Campbell EJ. Respiratory Failure. Br Med J. 1965 Jun 5;1(5448):1451-60.
  4. Lenfant C. Arterial-alveolar difference in PCO2 during air and oxygen breathing. J Appl Physiol. 1966 Jul;21(4):1356-62.
  5. Campbell EJ. The J. Burns Amberson Lecture. The management of acute respiratory failure in chronic bronchitis and emphysema. Am Rev Respir Dis. 1967 Oct;96(4):626-39.
  6. Aubier M, Murciano D, Fournier M, Milic-Emili J, Pariente R, Derenne JP. Central respiratory drive in acute respiratory failure of patients with chronic obstructive pulmonary disease. 1980 Aubier Am Rev Respir Dis. 1980 Aug;122(2):191-9.
  7. Aubier M, Murciano D, Milic-Emili J, Touaty E, Daghfous J, Pariente R, Derenne JP. Effects of the administration of O2 on ventilation and blood gases in patients with chronic obstructive pulmonary disease during acute respiratory failure. Am Rev Respir Dis. 1980 Nov;122(5):747-54.
  8. Luft UC, Mostyn EM, Loeppky JA, Venters MD. Contribution of the Haldane effect to the rise of arterial Pco2 in hypoxic patients breathing oxygen. Crit Care Med. 1981 Jan;9(1):32-7.
  9. Sassoon CS, Hassell KT, Mahutte CK. Hyperoxic-induced hypercapnia in stable chronic obstructive pulmonary disease. Am Rev Respir Dis. 1987 Apr;135(4):907-11.
  10. Dick CR, Liu Z, Sassoon CS, Berry RB, Mahutte CK. O2-induced change in ventilation and ventilatory drive in COPD. Am J Respir Crit Care Med. 1997 Feb;155(2):609-14.
  11. Robinson TD, Freiberg DB, Regnis JA, Young IH. The role of hypoventilation and ventilation-perfusion redistribution in oxygen-induced hypercapnia during acute exacerbations of chronic obstructive pulmonary disease. Am J Respir Crit Care Med. 2000 May;161(5):1524-9.
  12. Spyer KM, Gourine AV. Chemosensory pathways in the brainstem controlling cardiorespiratory activity. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2009 Sep 12;364(1529):2603-10.
  13. Gay PC, Edmonds LC. Severe hypercapnia after low-flow oxygen therapy in patients with neuromuscular disease and diaphragmatic dysfunction. Mayo Clin Proc. 1995 Apr;70(4):327-30.
  14. Budinger GRS, Mutlu GM. Balancing the risks and benefits of oxygen therapy in critically III adults. Chest. 2013 Apr;143(4):1151-1162. 
  15. Abdo WF, Heunks LM. Oxygen-induced hypercapnia in COPD: myths and facts. Crit Care. 2012 Oct 29;16(5):323.
  16. Calverley PM. Oxygen-induced hypercapnia revisited. Lancet. 2000 Nov 4;356(9241):1538-9.

När behövs en blodgas?

När och varför ska man analysera blodgas? I en av våra guider spaltas detta upp, men här förklaras det mer ingående. Vi börjar med några fall för att illustrera vanliga situationer

Fall 1. En 54årig man med hypertoni och hyperlipidemi söker akuten med feber och låg buksmärta. Du bedömer att den troligaste diagnosen är divertikulit. Patienten är vaken och orienterad. Aktuella parametrar i vila är temp 38.7°, saturation 97% på luft, AF 18/min, puls 93/min och blodtryck 153/87. I lab noteras CRP på 73 och lpk på 11. Behövs blodgas?

Fall 2. En 82årig kvinna vårdas sedan 4 dygn på grund av influensa, sista dygnet har hon försämrats med ökad andnöd och stigande syrgasbehov. Parametrarna är nu temp 35.7°, saturation 93% med 12l O2, AF 28/min, puls ca 130 (ojämn) och blodtryck 134/76. Behövs blodgas? Varför?

Fall 3. En 74årig man med svår KOL blev inlagd med försämring. Blodgas på akuten visade pH 7.46, pCO2 4.7 och pO2 7 utan syrgas. Hon erhöll 1l O2 och övervakas nu med perifer saturation vilken har visat ett värde på 88% sista timmarna. Patienten känner sig något bättre. Behövs en ny blodgas?

Fundera på hur du skulle gjort i respektive fall. Förslag på handläggning finns i slutet på detta inlägg.

Vi kan börja denna genomgång med indikationerna i punktform. Blodgaser är användbara för att förstå:

  1. Andning: För att utvärdera oxygenering, ventilation (pCO2) och syra-basstatus
  2. Åtgärder: Följa upp syrgasadministrering och andningsstöd
  3. Sjukdomar: Bedömning av svårighetsgrad och progression av en sjukdom
  4. Hemodynamik: Bedömning av sviktande hemodynamik som vid chocktillstånd

Detta blir för en ovan användare vagt och svårt att avgränsa när en blodgas inte behövs. Nedan går vi igenom de olika indikationerna och något mer specifikt vilka tillstånd som det kan gälla. Denna text fokuserar på generella indikationer för blodgasanalys och kommer inte att behandla vissa speciella indikationer som under förlossning eller utvärdering inför syrgas i hemmet.

1. Andning

1.1 Oxygenering

Syrgashalten i blodet kan mätas med pulsoximetri perifert (SpO2) och med arteriell blodgas. På blodgasen anges också saturation men betecknas då SaO2. På blodgasen mäts vanligen både SaO2 som % av totalt hemoglobin samt PaO2 dvs det arteriella partialtrycket av syrgasen. Nedan anges tillstånd då arteriell gas krävs för en bra bedömning.

Pulsoximetri med svag signal: pulsoximetri är mindre tillförlitligt vid tillfällen med svag signal (chock, nedsatt perifer cirkulation, kyla) samt om saturationen är under 90% då metodfelet ökar. För tillfällen med svag signal behövs artärgas för att få ett tillförlitligt värde på saturation (SaO2) eller syrgashalt (PaO2). Däremot vid en saturationskurva med god signal som visar 85% kan artärgas tas för att validera att 85% stämmer. Om överensstämmelsen är god mellan artärgas och perifer saturation kan därefter SpO2 följas så länge som saturationen inte sjunker ytterligare.

Chock: vid chock avspeglar en perifert tagen venös gas allt mindre kroppens generella syra-basstatus och man bör därför ta arteriell gas. Extremfallet av detta är såklart hjärtstopp.

Akut (svår) dyspné: akuta tillstånd där man inte vill chansa kring vare sig den venösa gasens tillförlitlighet eller perifer saturation. Hur svår och hur akut avgörs bäst av en erfaren kliniker, här finns ingen forskning. Vid osäkerhet, oro för patient och inför diskussion med annan vårdinstans bör prov tas

Specifika intoxikationer: kolmonoxid, methemoglobinemi. Vid båda tillstånden ockuperas en viss % av hemoglobinet av respektive ämne och kan då ej användas för syrgastransport. Kolmonoxid kan misstänkas vid andningspåverkan och medvetandeförlust efter exponering för brandrök, gasolkök och liknande. Methemoglobinemi är ovanligt. Vid dessa fall kan ej pulsoximetri användas för att värdera oxygenering.

1.2 Ventilation (pCO2)

Först ska man betona att det är endast en liten del av patientens förmåga till en effektiv ventilation som undersöks med koldioxidhalten. Samma 5.3kPa (som är normalt) kan fås med en lugn och oansträngd andning eller en andningsfrekvens på 40 hos en trött patient som använder auxillära andningsmuskler. Ett högt värde indikerar dock alltid ett problem.

Koldioxid bör kontrolleras om man misstänker att det finns risk för koldioxidretention enligt samma kriterier som Akut svår dyspné ovan. Här är typfallet en KOL-exacerbation med en uttröttad patient kanske några dagar in i exacerbationen och med små resurser. Koldioxidretention ses även efter en period med högt andningsarbete på grund av pneumoni och liknande. Observera att (relativ) koldioxidretention även kan ses vid svår metabol acidos och är då ett allvarligt tecken, patienten orkar helt enkelt inte kompensera den metabola rubbningen och behöver vanligen andningsstöd förutom sedvanlig behandling av grundproblemet.

1.3 Syra-basstatus

Många sjukdomar och tillstånd kan ge störningar i syra-basstatus, de vanligare förutom respiratoriska rubbningar är ketoacidoser, njursjukdom och elektrolytstörningar som vid ileus eller diuretikabehandling. För många av dessa behövs syra-basstatus för att följa behandling. Flera intoxikationer är förenade med syra-basrubbningar varför blodgas oftast tas även innan typen av intoxikation är känd för att snabbt identifiera farligare tillstånd. Laktatstegring är förenat med sämre prognos vid många sjukdomstillstånd och mäts därför som prognostisk markör och för att följa förlopp. Syra-basstatus påverkar koagulation och är därför en viktig analys bl.a vid trauma och stora blödningar. Vid chocktillstånd ger syra-basstatus en indikation om perifer cirkulation.

2. Följa upp syrgasadministrering och andningsstöd

Lågt syrgasbehov: För uppföljning av litet behov av syrgas (ca 0-3l) gäller samma regler som ovan, dvs om pulsoximetri är tillförlitligt behövs ej artärgas. I praktiken fungerar sällan målvärden av PaO2 om det samtidigt finns en perifer saturation att ta ställning till då detta mäts kontinuerligt till skillnad från artärgasen.

Högre syrgasbehov (≥5l/min, FiO2 > 30-35%) bör kontrolleras med artärgas, dels då en saturation på 97% inte anger om PaO2 är normalt på 12 eller suprafysiologiskt på 35. Dels för att förhållandet mellan syrgasbehov och PaO2 kan användas för att bedöma graden av respiratorisk påverkan.

Andningsstöd av olika typ följs med blodgas för att se deras effekt på pH och pCO2, särskilt om patienten har haft respiratorisk acidos som anledning till andningsstöd. Hur ofta det bör ske och exakt när beror på. Man bör försöka skilja på om man vill utvärdera en förändring av inställningarna, och då ta provet 15-30 min senare, eller om man vill följa ett stabilt förlopp då prov kan tas glest (1-3ggr/d).

3. Bedömning av svårighetsgrad och progression av sjukdom

Många tillstånd som ger syra-basstörningar behöver inte följas särskilt ofta, ex njursvikt vanligen dagligen vid akuta problem och vid stabil sjukdom några gånger per år. De tillstånd som kräver oftare uppföljning är diabetisk ketoacidos/DKA (1/h initialt), vissa intoxikationer (ex acetylsalicylsyra, etylenglykol) samt alla oklara tillstånd med mer betydande syra-basrubbningar. Innan frekvensen av prov bestäms bör man fundera på i vilken utsträckning nästa prov kommer förändra handläggning. Vid DKA styrs exempelvis insulin, kaliumtillsats och eventuell iv glukos med prov varför det är rimligt att mäta ofta. Däremot vid njursvikt (utan allvarlig elektrolytrubbning) är åtgärderna mer långsamma och därför är det meningslöst att ta många prov.

Laktatstegring vid sepsis är ett separat avsnitt och där går åsikterna isär gällande värdet av ”laktatclearence” som brukar definieras som en sänkning med >10%. Det är prognostiskt ogynnsamt med ökande värden, men frågan är vilka åtgärder som är aktuella bara utifrån ett stabilt laktat på ex 4.3mmol/l. Detta kommer diskuteras senare i ett separat inlägg.

4. Chocktillstånd

Se under 1.1, 1.3 samt direkt ovan för laktat. Generellt är både acidos och laktatstegring tecken på chock, men chock kan både förekomma utan dessa och det finns många andra tillstånd som ger samma blodgasbild. Här är alltså kopplingen till den kliniska bilden viktig. Det är dock rimligt att initialt ta en blodgas om chock misstänkes. Ytterligare parametrar som undersökts är skillnaden mellan venös och arteriellt koldioxid.

Venös gas?

Kortfattat finns det få ”egna” indikationer för att ta en venös gas; centralvenös saturation är den man snabbast tänker på men då tas den ur CVK eller PA-kateter. Den stora frågan är när man slipper ta arteriell, och alltså kan ta en venös gas samtidigt som andra venösa prover för att spara patienten nålstick (och tid för dig). Punktat nedan är några sådan tillstånd

  • Önskar bara syra-basstatus: främst exemplet är diabetisk ketoacidos där det finns bra belägg. Detta gäller även metabola tillstånd som uremi, laktatstegring samt de elektrolytstörningar som är associerade med metabola rubbningar (ex hypokalemi)
  • KOL-exacerbation: om pulsoximetri är tillförlitlig (se ovan) kan venös gas oftast vara tillräcklig som grund för handläggning. Är då pCO2 venöst <6kPa är koldioxidretention uteslutet. Vid högre värde kan oftast beslut om vilken typ av behandling som krävs göras utan arteriell gas då kliniska parametrar också är viktiga (grad av andningspåverkan, etc).
  • Vid andra tillstånd finns oftast inte forskning och det är upp till en enskild kliniker att extrapolera från ovanstående. Rimligen kan man göra detta för att ex utesluta koldioxidretention, men samma patient kan ju ha andra anledningar till att en arteriell gas ska tas. Exempelvis att man vill följa det arteriella värdet över tid.

Återkoppling på fallen

  1. Man med divertikulit. Blodgas tillför troligen inget. Patienten har i beskrivningen ovan inga tecken på chock.
  2. Kvinna med influensa. Arteriell blodgas bör tas omedelbart. Både för utvärdering av oxygenering då patienten har ett högt syrgasbehov samt för ventilation då det finns risk för uttröttning och koldioxidretention efter några dagars högt andningsarbete. Det finns även en risk för chock genom exempelvis en sepsisutveckling.
  3. Man med KOL. Blodgas tillför inte så mycket just nu då patienten känner sig förbättrad, har en adekvat saturation med litet syrgasbehov och hade på akuten inga tecken på koldioxidretention. Det är rimligt att kontrollera venös eller arteriell gas nästa dag om den kliniska bilden inte förbättrats.

Sammanfattning

  • Blodgaser är viktiga för utvärdering av oxygenering, ventilation och syra-basstatus
  • Vid högre syrgasbehov samt vid andningsstöd är blodgaser en viktig del i uppföljning, särskilt om patienten försämras eller inte förbättras
  • Chocktillstånd och intoxikationer där kolmonoxid misstänks bör utvärderas med arteriell blodgas
  • Metabola tillstånd med risk för syra-basstörning bör utvärderas, hur ofta provet tas beror på grundtillstånd
  • Venös blodgas kan ersätta arteriell om man bara önskar utvärdera metabola rubbningar eller utesluta koldioxidretention vid KOL

Inlägget ”När behövs en blodgas?” publicerades först på blodgas.se