Respiratory insufficiency

Respiratory insufficiency (RI) or respiratory failure is the inability of the respiratory system to ensure adequate gas exchange. The disorder can affect all functions of the respiratory system - ventilation, diffusion and perfusion of the lungs. The result is hypercapnia (insufficient secretion of carbon dioxide from the blood), hypoxemia (insufficient supply of oxygen to the arterial blood) or both at the same time.

Epidemiology

 * The incidence of acute RI is about 8 / 100,000 according to current criteria.
 * Chronic lung diseases (COPD, bronchial asthma and others) are very common in the population and in about 5% of cases lead to chronic RI.

Rozdělení
According to the development over time:


 * acute - acute compensatory mechanisms are applied - hyperventilation, tachypnea, tachycardia;
 * etiology: ARDS;
 * chronic - long-term compensatory mechanisms apply - renal compensation of acid-base balance and compensation of polycythemia hypoxia;
 * etiology: COPD, bronchial asthma, pulmonary fibrosis.

According to the event:


 * latent - decrease pO 2 conditioned by effort;
 * manifest - decrease of pO 2 and possible increase of pCO 2 even at rest.

According to blood gas changes:


 * hypoxemic (type I respiratory insufficiency, partial)
 * decrease in pO 2, pCO 2 may also decrease due to hyperventilation → respiratory alkalosis;
 * typical of acute RI (at least initially);
 * paO2 <7.3-7.9 kPa, paCO2 <5.3, alveoloarterial oxygen difference (AaDO2, paO2 difference in alveolus and arterial blood) increased;
 * hypoxemic-hypercapnic (type II respiratory insufficiency, global)
 * decrease in pO 2 and increase in pCO 2 due to hypoventilation → may lead to respiratory acidosis;
 * typical of chronic conditions (COPD, idiopathic pulmonary fibrosis); it can be compensated or decompensated;
 * paO2 <7.3-7.9 kPa, paCO2> 6.6 kPa, AaDO2 normal or elevated.

Etiology

 * lung failure: diseases of the respiratory tract, alveoli, alveolocapillary membrane or pulmonary artery;
 * extrapulmonary failure: disorders of the respiratory center, elongated spinal cord, respiratory muscles or their innervation, chest wall disease.

Patofyziologie

 * Hyperkapnie:


 * snížená alveolární ventilace – útlum CNS (bezvědomí, status epilepticus, narkotika), postižení periferního nervového systému (poranění krční páteře, Guillanův-Barrého syndrom), selhání dýchacích svalů (svalové dystrofie), únava dýchacích svalů (šokové stavy, zvýšená dechová práce), obstrukce horních cest dýchacích (laryngitida, cizí těleso, tracheomalacie), snížená poddajnost plic (plicní edém, fibróza), zvýšená rezistence dýchacích cest (astma, cystická fibróza), zvýšená poddajnost hrudní stěny (trauma hrudníku), porušený pleurální prostor (pneumothorax);
 * zvýšená ventilace mrtvého prostoru – snížená plicní cirkulace (plicní hypertenze, snížený srdeční výdej), alveolární overdistenze (astma);
 * zvýšená produkce CO2 – zvýšený metabolismus (popáleniny), porušený respirační kvocient (vysoký příjem glukózy).


 * Hypoxémie:


 * plicní zkrat se zvýšeným plicním cévním odporem (PVR) – intraalveolární tekutina difuzně, obliterace plicních cév (ARDS);
 * plicní zkrat bez zvýšeného PVR – intraalveolární tekutina lokálně (lobární pneumonie);
 * snížený poměr ventilace/perfúze se zvýšeným PVR – bronchospasmus s plicní hypertenzí (syndrom aspirace mekonia);
 * snížený poměr ventilace/perfúze bez zvýšeného PVR – intraalveolární tekutina (kardiogenní plicní edém);
 * intrakardiální zkrat se zvýšeným PVR – pravo-levý zkrat s plicní hypertenzí (endokardiální defekty);
 * intrakardiální zkrat bez zvýšeného PVR – pravo-levý zkrat (stenóza plicnice s defektem komorového septa);
 * hypoventilace – snížená alveolární ventilace (obstrukce horních cest dýchacích);
 * porucha difúze – zvětšení intersticia (fibróza);
 * snížená saturace smížené žilní krve – zvýšená extrakce kyslíku (kardiogenní šok).

Klinický obraz

 * tachypnoe, dyspnoe, zapojení pomocných dýchacích svalů;
 * tachykardie;
 * poslechový nález s oslabením až vymizením dýchacích šelestů;
 * cyanóza;
 * anxiozita, agitovanost, kvantitativní porucha vědomí.

Hypoxemie dráždí periferní chemoreceptory, čímž dojde k hyperventilaci. Na podkladě aktivace sympatiku vzniká tachykardie, tachypnoe, úzkost a zvýšené pocení. Při další progresi hypoxemie se přidávají neurologické příznaky jako je snížení mentálního výkonu, zmatenost a případně oběhová nestabilita (změny krevního tlaku a srdeční frekvence). Při další progresi selhává i ventilace, což vede k hyperkapnii s útlumem CNS.

Hyperkapnie se projevuje změnami vědomí (spavost může být vystřídána neklidem, třesem a bolestí hlavy). U těžší hyperkapnie může být nitrolební hypertenze. Při dalším vzestupu pCO2 nastupuje kóma. Centrální cyanóza bývá zejména u chronických pacientů s polycytémií.

Diagnostika

 * Vyšetření acidobazické rovnováhy a krevních plynů:
 * časně: respirační acidóza (snížené pH a zvýšené pCO2);
 * později: respirační acidóza s hypoxií (snížené paO2).


 * Anamnéza – zajímají nás okolnosti vzniku dušnosti, intoxikace, infekce; zjistíme stav vědomí (u chronických pacientů s dušností může být na základě dekompenzované hyperkapnie významně alterováno).
 * Fyzikální nález – mohou se vyskytnout různé plicní zvukové fenomény podle základního onemocnění, cyanóza.
 * RTG, CT – často výrazné změny podle základního onemocnění.
 * Podle situace se mohou provádět spirometrie, EKG, ECHO a další vyšetření.

Léčba

 * léčba základního onemocnění;
 * úprava hypoxie a hyperkapnie – dodávka kyslíku (ohřátý zvlhčený kyslík maskou, nosními kanylami či endotracheální kanylou);
 * dostatečný srdeční výdej, SpO2 > 90 %, hematokrit > 30 %;
 * urychlení reparace plic – výživa, minimalizace toxicity kyslíku (co nejnižší FiO2 k udržení normálního paO2), eliminace nozokomiální infekce.

Nejčastější příčiny respiračního selhání u dětí

 * kraniocerebrální trauma, intrakraniální krvácení, intoxikace;
 * poranění míchy, Guillanův-Barrého syndrom, mystenia gravis, paréza nervus phrenicus;
 * epiglotitida, laryngitida, aspirace cizího tělesa, astma, bronchiolitida;
 * dystrofie (atrofie) dýchacích svalů, únava svalů, kachexie;
 * pneumonie, edém plic, ARDS;
 * plicní embolie, perzistující plicní hypertenze;
 * pneumothorax, hemothorax, chylothorax.

Související články

 * Monitorování respiračního systému