高碳酸血癥
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最初報(bào)道PHY于1965年，由Bendixen和他的同事偶然發(fā)現(xiàn)，在pH值＞7.20～7.25，PaO2正常、PaCO2＞100 mm Hg情況下患兒存活了。此后Darioli和Perret報(bào)道了PHY第1次被用于嚴(yán)重的急性哮喘患者，采用低呼吸頻率6～10次/min、低潮氣量8～12 ml/kg，防止PIP超過(guò)50 cmH2O，患兒PaCO2達(dá)90 mm Hg、持續(xù)24 h，未發(fā)現(xiàn)有威脅生命的氣壓傷，而且全部存活；最近幾年將PHY用于ARDS取得令人滿意的結(jié)果,PIP＜40 cmH2O，潮氣量4～7ml/kg，PaCO2維持于66.5（38～158）mm Hg，偶有120 mm Hg以上，pH 值7.26（6.79～7.45）并未糾正酸中毒，其并發(fā)癥的發(fā)生率較預(yù)期低。提示PHY可能改善預(yù)后。
嚴(yán)重呼吸衰竭的成人應(yīng)用低通氣維持較高的PaCO2即PHY，避免了肺的損傷。用于早產(chǎn)兒是否可以有相同的效果？有兩份回顧性研究顯示新生兒期使用高通氣量的呼吸支持、低水平的PaCO2促進(jìn)肺損傷、增加腦出血、腦癱發(fā)生的危險(xiǎn)，反之一定范圍的高碳酸血癥可降低這種并發(fā)癥。然而，由于對(duì)PHY的臨床認(rèn)識(shí)不足及副作用的顧忌，一直未用于臨床實(shí)踐。直到1995年Jobe的前瞻性試驗(yàn)及一些作者的推薦，才在兒科中開(kāi)始應(yīng)用。
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高碳酸血癥-對(duì)機(jī)體功能的影響
高碳酸血癥對(duì)心血管系統(tǒng)的效應(yīng)早在1910年，Jerusalem和Starling對(duì)離體的動(dòng)物心臟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，證明高碳酸血癥可產(chǎn)生心肌急性損害。主要表現(xiàn)是收縮力減低。最近Walley描述了麻醉狗心血管系統(tǒng)對(duì)急性高碳酸血癥的反應(yīng)，顯示呼酸時(shí)改變左室收縮末期壓力-容積關(guān)系 ，產(chǎn)生左室收縮力下降伴收縮末期和舒張末期容積增加；同時(shí)興奮血管運(yùn)動(dòng)中樞，使心率增加,結(jié)果其心輸出量無(wú)明顯的改變 。PHY通過(guò)局部代謝產(chǎn)物CO2引起冠狀血管擴(kuò)張，增加冠脈血流，為心肌供氧，尤其對(duì)心力衰竭時(shí)有益。但能否用于心力衰竭，尤其涉及缺血性心臟病，還需做進(jìn)一步的研究。在試驗(yàn)動(dòng)物及人麻醉時(shí)，吸入CO2或存在急性肺泡通氣量減少，可發(fā)現(xiàn)心輸出量、心率、收縮容積增加，提示CO2對(duì)心肌機(jī)械運(yùn)動(dòng)的抑制作用與對(duì)血管運(yùn)動(dòng)中樞（通過(guò)刺激交感神經(jīng)和兒茶酚胺的分泌）直接效應(yīng)間的平衡作用。
高碳酸血癥-對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的效應(yīng)
[1] 腦細(xì)胞內(nèi)酸堿平衡的變化：多數(shù)情況下，高碳酸血癥的最初幾小時(shí)內(nèi)，腦細(xì)胞內(nèi)pH值在正常范圍，而細(xì)胞外pH值將或多或少的有一些變化，由于腎臟的代償,1～3 d又達(dá)新的穩(wěn)定狀態(tài)。
[2] 神經(jīng)細(xì)胞氧代謝的變化：高碳酸血癥對(duì)腦組織氧的消耗效應(yīng)可能與生物種類(lèi)、有無(wú)窒息、組織PCO2水平等特殊情況有關(guān) 。如鼠的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：PaCO2是80 mm Hg時(shí)，腦氧消耗增加，160 mm Hg時(shí)腦氧消耗正常，240 mm Hg時(shí)腦氧消耗降低。最近一項(xiàng)臨床研究顯示，在心肺分流期間，低氧血癥伴輕度急性高碳酸血癥（PaCO2 68 mm Hg）降低30%的腦氧消耗。
[3] 高碳酸血癥時(shí)腦血流的變化：Kety和Schmidt認(rèn)為，PaCO2的急性變化對(duì)腦血流有較大的影響 。中度高碳酸血癥時(shí)，PaCO2每增加1 mm Hg腦血流增加6%；當(dāng)PaCO2達(dá)80～120 mm Hg時(shí)，腦血流較少增加，這種反應(yīng)在5～15 min迅速達(dá)高峰。繼發(fā)于腦血流的增加，可致顱內(nèi)壓升高，但對(duì)腦脊液的產(chǎn)生速度并沒(méi)有影響。研究顯示，高碳酸血癥時(shí)，通過(guò)神經(jīng)元性一氧化氮合成酶誘導(dǎo)產(chǎn)生的一氧化氮，對(duì)腦血管擴(kuò)張、腦血流改善起重要作用。高碳酸血癥對(duì)未成熟動(dòng)物及早產(chǎn)兒腦血流的效應(yīng)有所不同。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)提示，腦血流對(duì)高碳酸血癥的反應(yīng)，在新生動(dòng)物不比成年動(dòng)物反應(yīng)大；而在早產(chǎn)兒，腦血流對(duì)CO2的反應(yīng)則比成人更強(qiáng)烈。據(jù)報(bào)道，早產(chǎn)兒的PaCO2每增加7.5 mm Hg，腦血流增加52%～67%。其原因可能系嬰兒出生時(shí)即存在相對(duì)收縮狀態(tài)的腦動(dòng)脈床，生后最初幾天則被激活處于相對(duì)舒張狀態(tài)。
高碳酸血癥-對(duì)其他器官的效應(yīng)
：急性高碳酸血癥可降低骨骼肌的收縮力（尤其是膈肌），進(jìn)一步的效應(yīng)是降低耐力。慢性高碳酸血癥也可顯示肌力下降，但氧分壓正常的急性PHY則報(bào)道較少,可刺激腎上腺髓質(zhì)分泌腎上腺素、去甲腎上腺素,也可使ACTH、醛固酮及抗利尿激素的分泌增加。
高碳酸血癥-機(jī)體對(duì)高碳酸血癥的耐受程度
只要血氧飽和度正常，PCO2從75～110 mm Hg緩慢上升，不會(huì)引起明顯的臨床癥狀。現(xiàn)從一些資料來(lái)認(rèn)識(shí)機(jī)體對(duì)正常血氧時(shí)急性呼吸性酸中毒的耐受程度，以得出一個(gè)可允許性高碳酸血癥的范圍。
[1] 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)：早在1960年，Graham等對(duì)15只麻醉的幼犬行氣管插管，在吸氧前提下給予一定濃度的CO2。二氧化碳濃度(FiCO2)逐漸升高，每5 min升高5%。在FiCO2≤0.6時(shí)，所有實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的血液動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定 ；FiCO2=0.65時(shí)，兩例低血壓、死亡；FiCO2=0.70時(shí)，動(dòng)物的PaCO2≥500 mm Hg,pH值在6.2～6.5，通過(guò)緩慢降低FiCO2至正常，13只實(shí)驗(yàn)幼犬皆存活，無(wú)嚴(yán)重心律失常發(fā)生。
[2] 臨床研究：眾所周知，吸入一定量的CO2可以刺激呼吸，當(dāng)FiCO2達(dá)0.50時(shí)可引起輕度呼吸性酸中毒，此時(shí)正常人可耐受幾 h。Sechzer等曾做一臨床實(shí)驗(yàn)，健康自愿者在10～20 min 內(nèi)吸入7%～14%CO2，結(jié)果最大的PaCO2達(dá)101 mm Hg；當(dāng)PaCO2＞80 mm Hg時(shí)，多數(shù)受試者意識(shí)喪失。但在高碳酸血癥期間及恢復(fù)到正常狀態(tài)，皆未發(fā)現(xiàn)心血管不穩(wěn)定及嚴(yán)重的心律失常。在現(xiàn)代輔助呼吸及監(jiān)護(hù)技術(shù)誕生之前，尤其在外科手術(shù)期間，常常發(fā)生急性嚴(yán)重高碳酸血癥。在一組報(bào)道中,22例吸入性麻醉者發(fā)生嚴(yán)重的呼吸性酸中毒（PaCO2達(dá)160 mm Hg pH值≤7.00），7例出現(xiàn)嚴(yán)重的室性心律失常；PaCO2在80 mm Hg以上、pH值在7.2～7.0之間，數(shù)分鐘內(nèi)無(wú)任何副作用出現(xiàn)。在1990年Goldstein等報(bào)道5例兒童高碳酸血癥。在35 min至2 d內(nèi)，PaCO2升至155～269 mm Hg，pH值 6.76～7.10。在高碳酸血癥期間無(wú)低氧血癥。雖然PaCO2較高pH值較低，但臨床上僅有暫時(shí)的神經(jīng)系統(tǒng)抑制,表現(xiàn)為反應(yīng)遲鈍或昏迷。無(wú)遠(yuǎn)期的神經(jīng)系統(tǒng)后遺癥,預(yù)后較好。在最近一項(xiàng)研究中，5例機(jī)械通氣的嬰兒,在35～420 min內(nèi)PaCO2≥150 mm Hg，其中4例pH值≤6.0，另一例pH=7.1。僅有的臨床表現(xiàn)是神經(jīng)系統(tǒng)抑制，無(wú)抽搐，心血管系統(tǒng)穩(wěn)定或無(wú)心律失常。
高碳酸血癥-PHY治療早產(chǎn)兒呼吸衰竭的臨床應(yīng)用 [1] 應(yīng)用依據(jù)：由于NICU技術(shù)的進(jìn)步，早產(chǎn)兒RDS的早期存活率明顯提高。但隨之而來(lái)的支氣管-肺發(fā)育不良或/慢性肺部疾病（BPD或CLD）的問(wèn)題尚未完全解決，大大影響了早產(chǎn)兒長(zhǎng)期預(yù)后，引起嬰兒期死亡、神經(jīng)發(fā)育落后等。在發(fā)達(dá)國(guó)家，此病已成為早產(chǎn)兒發(fā)病及死亡的第1位原因。
多種因素可引起B(yǎng)PD或/CLD，包括早產(chǎn)、RDS、氧中毒、氣壓傷、輸液過(guò)量、動(dòng)脈導(dǎo)管開(kāi)放等。回顧性研究證明，機(jī)械性通氣引起的肺損傷是最主要的原因。臨床資料顯示機(jī)械通氣時(shí)的肺損傷效應(yīng)主要是大潮氣量及肺容量，比壓力損傷更為重要，尤其對(duì)肺不成熟的早產(chǎn)兒。所以目前認(rèn)為名詞“容量損傷（volutrauma）”應(yīng)替代舊的“氣壓傷（barotrauma）”一詞。由于新生兒呼吸衰竭用限壓型呼吸機(jī)治療，不能預(yù)調(diào)潮氣量，因此有人提出減少正壓呼吸時(shí)間及壓力，使PCO2高于以前的正常水平，以減少BPD或/CLD的發(fā)生，即應(yīng)用PHY預(yù)防、限制肺過(guò)度擴(kuò)張及肺損傷。
1997年，Mariani等在早產(chǎn)兒進(jìn)行了一項(xiàng)試驗(yàn)性研究。通過(guò)高碳酸血癥組（H組，PaCO2 45～55 mm Hg）與正常組（N組，PaCO2 35～45 mm Hg）的比較，發(fā)現(xiàn)H組通氣的PIP、MAP、呼吸頻率低于N組；在氣漏、動(dòng)脈導(dǎo)管未閉、顱內(nèi)出血及視網(wǎng)膜病變的發(fā)生率上無(wú)差異。這種肺保護(hù)性策略在早產(chǎn)兒可以降低機(jī)械通氣的時(shí)間，而不增加副作用。
有兩項(xiàng)臨床回顧資料顯示 ：早產(chǎn)兒在生后的前4d，尤其生后第1天，低水平的PaCO2與CLD有密切的關(guān)系。如果生后前4 d（尤其生后第1天）PaCO2≥50 mm Hg、應(yīng)用表面活性物質(zhì)前一天 PaCO2≥40 mm Hg，可降低BPD或CLD的發(fā)病率和（或）嚴(yán)重度；嬰兒可較好的耐受且無(wú)副作用。反之，生后3 d內(nèi)機(jī)械通氣的早產(chǎn)兒，如PaCO2≤17 mm Hg，則增加了腦出血、腦癱發(fā)生的危險(xiǎn)。
[2] 應(yīng)用方法：即改變通氣策略，改變過(guò)去維持“正常”血?dú)庵笜?biāo)及肺通氣量的方法。PHY一般是指保持PaCO2在50～70 mm Hg。目前正在進(jìn)行的一些臨床研究是在生后24 h內(nèi)開(kāi)始將PaCO2維持在45～55 mm Hg水平，持續(xù)96 h，代替過(guò)去35～45 mm Hg。也有學(xué)者建議小早產(chǎn)兒或有氣漏的新生兒維持PaCO2在50～60 mm Hg、pH值大于7.25，可減少肺損傷，嬰兒可以耐受且無(wú)副作用。
由于人體對(duì)呼吸性酸中毒有較好的耐受性，臨床很少應(yīng)用堿性藥物治療。但pH值低于7.15或可疑有酸中毒所致的嚴(yán)重后果時(shí)，建議應(yīng)用下列堿性藥物，碳酸氫鈉、CARBICARB、三羥甲基氨基甲烷（THAM）。
高碳酸血癥-的不良反應(yīng)及禁忌癥
綜上所述，急性高碳酸血癥時(shí)，如 PaCO2達(dá)80 mm Hg，pH值7.15時(shí)，對(duì)機(jī)體危害不大。如果掌握好PHY的安全界限，這一治療手段有可能擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。
當(dāng)PaCO2在90～110 mm Hg，可引起CO2麻醉并抽搐 。因高碳酸血癥性酸中毒可引起腦血管擴(kuò)張，致腦水腫、顱內(nèi)壓升高，尤其存在顱內(nèi)病變（顱內(nèi)損傷、出血、占位性病變及腦血管病）時(shí)，加重病情，所以此時(shí)是絕對(duì)禁忌癥；而在伴有組織低氧時(shí)，細(xì)胞內(nèi)酸中毒可增加腦代謝率、損傷血管內(nèi)皮使其通透性增高，導(dǎo)致腦間質(zhì)水腫；在暫時(shí)性缺血后重新灌注時(shí)，細(xì)胞內(nèi)酸中毒可增加自由基的形成、促進(jìn)組織損害。所以應(yīng)用PHY時(shí)應(yīng)避免缺血、缺氧性損傷因素的存在。
高碳酸血癥既可降低心肌收縮力、血管舒張力，也可增加交感神經(jīng)的活性，引起心律失常。最常見(jiàn)的效應(yīng)是心輸出量增加以維持正常的血壓。如果交感神經(jīng)反應(yīng)減低或心肌功能受損，心輸出量不足，可引起低血壓；如高碳酸血癥伴低氧血癥，可引起肺血管收縮、肺循環(huán)阻力增加、心臟射血分?jǐn)?shù)降低。故心功能受損是相對(duì)禁忌癥。在嚴(yán)重高碳酸血癥可以直接抑制心血管中樞，直接抑制心臟活動(dòng)和擴(kuò)張血管，導(dǎo)致血壓下降、心肌收縮力下降、心率失常。所以臨床應(yīng)避免嚴(yán)重的高碳酸血癥。
當(dāng)應(yīng)用PHY時(shí)，應(yīng)該緩慢增加PaCO2，不超過(guò)10 mm Hg/h，最大限度到80 mm Hg。緩慢增加的目的在于細(xì)胞內(nèi)部酸性物質(zhì)可以充分代償。如果有些原因使PHY≥80 mm Hg，建議增加的速度要更緩慢。
總之，PHY及相關(guān)的通氣策略在嚴(yán)重肺部疾病，尤其早產(chǎn)兒RDS機(jī)械通氣中的應(yīng)用效果是肯定的，但其治療機(jī)制及具體應(yīng)用方法仍在探討與完善中。
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