فرط ثاني أكسيد الكربون في الدم

قد تكون هذه المقالة تقنية للغاية بحيث يصعب على معظم القراء فهمها . يرجى المساعدة في تحسينها لجعلها مفهومة لغير المتخصصين ، دون إزالة التفاصيل التقنية. ( سبتمبر 2019 ) ( تعرف على كيفية ومتى يمكنك إزالة هذه الرسالة )

فرط ثاني أكسيد الكربون في الدم
أسماء أخرى	فرط ثاني أكسيد الكربون، احتباس ثاني أكسيد الكربون ، التسمم بثاني أكسيد الكربون
الأعراض الرئيسية لتسمم ثاني أكسيد الكربون، من خلال زيادة نسبة الحجم في الهواء. [1] [2]
التخصص	طب الرئة وطب الرعاية الحرجة

فرط ثاني أكسيد الكربون (من اليونانية hyper = "فوق" أو "أكثر من اللازم" و kapnos = " دخان ")، والمعروف أيضًا باسم فرط ثاني أكسيد الكربون واحتباس ثاني أكسيد الكربون ، _هو حالة من ارتفاع مستويات ثاني أكسيد الكربون (CO ₂ ) بشكل غير طبيعي في الدم. ثاني أكسيد الكربون هو منتج غازي لعملية التمثيل الغذائي للجسم ويتم طرده عادة من خلال الرئتين . قد يتراكم ثاني أكسيد الكربون في أي حالة تسبب نقص التهوية ، وانخفاض التهوية السنخية (تصفية الهواء من الأكياس الصغيرة في الرئة حيث يحدث تبادل الغازات ) وكذلك نتيجة لاستنشاق ثاني أكسيد الكربون _. يؤدي عدم قدرة الرئتين على إزالة ثاني أكسيد الكربون، أو استنشاق مستويات مرتفعة من ثاني أكسيد الكربون _، إلى الحماض التنفسي . في النهاية يعوض الجسم عن الحموضة المرتفعة عن طريق الاحتفاظ بالقلويات في الكلى، وهي عملية تُعرف باسم "التعويض الأيضي".

يُطلق على فرط ثاني أكسيد الكربون الحاد اسم الفشل التنفسي الحاد الناتج عن فرط ثاني أكسيد الكربون ( AHRF ) وهو حالة طبية طارئة لأنه يحدث عمومًا في سياق المرض الحاد. قد يسبب فرط ثاني أكسيد الكربون المزمن، حيث يكون التعويض الأيضي موجودًا عادةً، أعراضًا ولكنه ليس حالة طارئة بشكل عام. اعتمادًا على السيناريو، يمكن علاج كلا الشكلين من فرط ثاني أكسيد الكربون بالأدوية أو بالتهوية غير الجراحية القائمة على القناع أو بالتهوية الميكانيكية .

فرط ثاني أكسيد الكربون هو أحد مخاطر الغوص تحت الماء المرتبطة بالغوص مع حبس النفس، والغوص باستخدام جهاز التنفس الصناعي، وخاصة باستخدام أجهزة إعادة التنفس، والغوص العميق حيث يرتبط بزيادة كثافة غاز التنفس بسبب الضغط المحيط المرتفع. ^{[3] [4] [5]}

قد يحدث فرط ثاني أكسيد الكربون في الدم في سياق حالة صحية كامنة، وقد ترتبط الأعراض بهذه الحالة أو ترتبط مباشرة بفرط ثاني أكسيد الكربون. الأعراض المحددة المنسوبة إلى فرط ثاني أكسيد الكربون المبكر هي ضيق التنفس والصداع والارتباك والخمول. تشمل العلامات السريرية احمرار الجلد والنبض الكامل (النبض المتقطع) والتنفس السريع وضربات القلب المبكرة وارتعاش العضلات ورفرفة اليدين ( النجمة ). يزداد خطر حدوث اضطرابات خطيرة في ضربات القلب . ^{[6] [7]} يحدث فرط ثاني أكسيد الكربون أيضًا عندما يكون غاز التنفس ملوثًا بثاني أكسيد الكربون، أو عندما لا يتمكن تبادل الغاز التنفسي من مواكبة الإنتاج الأيضي لثاني أكسيد الكربون، والذي يمكن أن يحدث عندما تحد كثافة الغاز من التهوية عند ضغوط محيطة عالية. ^[3]

في حالات فرط ثاني أكسيد الكربون الشديد (عادةً ما يكون أكبر من 10 كيلو باسكال أو 75 ملم زئبق )، تتطور الأعراض إلى فقدان الاتجاه، والذعر ، وفرط التنفس ، والتشنجات ، وفقدان الوعي ، وفي النهاية الموت . ^{[8] [9]}${\displaystyle {P_{a_{CO_{2}}}}}$

ثاني أكسيد الكربون هو منتج أيضي طبيعي ولكنه يتراكم في الجسم إذا تم إنتاجه بشكل أسرع من تصفيته. أثناء التمرين الشاق يمكن أن يزيد معدل إنتاج ثاني أكسيد الكربون بأكثر من عشرة أضعاف عن معدل الإنتاج أثناء الراحة. يذوب ثاني أكسيد الكربون في الدم ويتم الإخراج عن طريق تبادل الغازات في الرئتين أثناء التنفس. ^[10] يحدث فرط ثاني أكسيد الكربون بشكل عام بسبب نقص التهوية أو أمراض الرئة أو انخفاض الوعي . قد يكون سببه أيضًا التعرض لبيئات تحتوي على تركيزات عالية بشكل غير طبيعي من ثاني أكسيد الكربون، مثل النشاط البركاني أو الحراري الأرضي، أو عن طريق إعادة تنفس ثاني أكسيد الكربون الزفير . في هذه الحالة يمكن أن يصاحب فرط ثاني أكسيد الكربون أيضًا الحماض التنفسي . ^[11]

قد يحدث فشل الجهاز التنفسي الحاد الناتج عن فرط ثاني أكسيد الكربون في الأمراض الحادة الناجمة عن مرض الانسداد الرئوي المزمن (COPD)، وتشوهات جدار الصدر، وبعض أشكال الأمراض العصبية العضلية (مثل الوهن العضلي الشديد )، ومتلازمة نقص التهوية الناجم عن السمنة . ^[12] قد يتطور فشل الجهاز التنفسي الحاد الناتج عن فرط ثاني أكسيد الكربون أيضًا في أي شكل من أشكال فشل الجهاز التنفسي حيث تصبح عضلات التنفس منهكة، مثل الالتهاب الرئوي الشديد والربو الحاد الشديد . يمكن أن يكون أيضًا نتيجة لقمع عميق للوعي مثل جرعة زائدة من المواد الأفيونية . ^{[ بحاجة لمصدر ]}

يؤدي التنفس الطبيعي لدى الغواصين إلى نقص التهوية الحويصلي مما يؤدي إلى عدم كفاية إخراج _ثاني أكسيد الكربون أو فرط ثاني أكسيد الكربون. أجاب عمل لانفير في وحدة الغوص التجريبية التابعة للبحرية الأمريكية على السؤال "لماذا لا يتنفس الغواصون بشكل كافٍ؟": ^[13]

• لم يكن ارتفاع الأكسجين المستنشق ( ) عند 4 ضغط جوي (400 كيلو باسكال) مسؤولاً عن أكثر من 25% من الارتفاع في ثاني أكسيد الكربون المدّي النهائي ₍ ET _{CO 2} ) ^[14] فوق القيم الموجودة بنفس معدل العمل عند استنشاق الهواء أسفل السطح مباشرة. ^{[15] [16] [17] [4]}${\displaystyle {P_{i_{O_{2}}}}}$
• كانت زيادة عمل التنفس مسؤولة عن معظم ارتفاع ( معادلة الغاز السنخي ) في التعرضات فوق 1 ضغط جوي (100 كيلو باسكال)، كما هو موضح من خلال النتائج عندما تم استبدال الهليوم بالنيتروجين عند 4 ضغط جوي (400 كيلو باسكال). ^{[15] [16] [17] [4]}${\displaystyle {P_{a_{CO_{2}}}}}$
• تم الإشارة إلى الاستجابة التنفسية غير الكافية للجهد المبذول من خلال حقيقة أنه على الرغم من أن قيم الراحة في النطاق الطبيعي، فقد ارتفعت بشكل ملحوظ مع الجهد المبذول حتى عندما تنفس الغواصون الهواء على عمق بضعة أقدام فقط. ^{[15] [16] [17] [4]}${\displaystyle {P_{et_{CO_{2}}}}}$

هناك مجموعة متنوعة من الأسباب التي تؤدي إلى عدم إخراج ثاني أكسيد الكربون بشكل كامل عند زفير الغواص:

• يقوم الغواص بالزفير في مساحة مغلقة لا تسمح لكل ثاني أكسيد الكربون _{بالخروج} إلى البيئة، مثل أنبوب التنفس الطويل ، أو قناع الغوص الذي يغطي الوجه بالكامل ، أو خوذة الغوص ، ثم يقوم الغواص بإعادة الاستنشاق من تلك المساحة الميتة . ^[4]
• إن جهاز تنقية ثاني أكسيد الكربون في جهاز إعادة التنفس الخاص بالغواص يفشل في إزالة كمية كافية من ثاني أكسيد الكربون من الحلقة ( _ثاني أكسيد الكربون المستنشق أعلى )، أو أن غاز التنفس ملوث بثاني أكسيد الكربون _، أو أن صمامات عدم الرجوع في دائرة التنفس معطلة. ^[3]
• يمارس الغواص تمارين رياضية مفرطة، مما يؤدي إلى إنتاج كمية زائدة من ثاني أكسيد الكربون بسبب النشاط الأيضي المرتفع، كما أن تبادل الغازات التنفسية لا يستطيع مواكبة الإنتاج الأيضي لثاني أكسيد الكربون. ^{[3] [18]}
• تحد كثافة الغاز من التهوية عند الضغوط المحيطة العالية. تكون كثافة غاز التنفس أعلى في العمق، وبالتالي يزداد الجهد المطلوب للاستنشاق والزفير بالكامل، مما يجعل التنفس أكثر صعوبة وأقل كفاءة ( عمل تنفس مرتفع ). ^{[13] [3] [18]} تتسبب كثافة الغاز الأعلى أيضًا في تقليل كفاءة اختلاط الغاز داخل الرئة، وبالتالي زيادة المساحة الميتة الفعالة. ^{[4] [5]}
• يقوم الغواص بتقييد التنفس عمدًا ، وهو ما يُعرف باسم "التنفس المتقطع". ^[5]

التنفس المتقطع هو تقنية مثيرة للجدل للحفاظ على غاز التنفس عند استخدام الغوص في الدائرة المفتوحة ، والتي تتكون من حبس النفس لفترة وجيزة بين الاستنشاق والزفير (أي "تخطي" نفس). يمكن أن يؤدي ذلك إلى عدم زفير ثاني أكسيد الكربون بكفاءة. _[ ^19] يزداد خطر انفجار الرئة ( صدمة الرئة الضغطية أثناء الصعود) إذا تم حبس النفس أثناء الصعود. إنه غير منتج بشكل خاص مع جهاز إعادة التنفس ، حيث يضخ فعل التنفس الغاز حول "الحلقة"، مما يدفع ثاني أكسيد الكربون عبر جهاز التنظيف ويخلط الأكسجين المحقون حديثًا. ^[5]

في الغوص باستخدام جهاز إعادة التنفس ذي الدائرة المغلقة ، يجب إزالة ثاني أكسيد الكربون الزفيري من نظام التنفس، وعادةً ما يكون ذلك عن طريق جهاز غسيل يحتوي على مركب كيميائي صلب ذو تقارب عالٍ مع ثاني أكسيد الكربون _، مثل صودا الجير . إذا لم يتم إزالته من النظام، فقد يتم إعادة استنشاقه، مما يتسبب في زيادة تركيزه المستنشق. ^[20]

في ظل ظروف الضغط العالي، يساهم فرط ثاني أكسيد الكربون في تخدير النيتروجين وتسمم الأكسجين عن طريق التسبب في توسع الأوعية الدموية الدماغية مما يزيد من جرعة الأكسجين إلى الدماغ. ^[18]

هذا القسم يحتاج إلى التوسعة ، يمكنك المساعدة بإضافة المزيد إليه. ( أغسطس 2019 )

يؤدي فرط ثاني أكسيد الكربون في الدم عادة إلى تحفيز رد فعل يزيد من التنفس والوصول إلى الأكسجين (O ₂ )، مثل الإثارة وتحريك الرأس أثناء النوم. قد يكون فشل هذا المنعكس قاتلاً، على سبيل المثال كعامل مساهم في متلازمة موت الرضيع المفاجئ . ^[21]

يمكن أن يؤدي فرط ثاني أكسيد الكربون إلى زيادة الناتج القلبي، وارتفاع ضغط الدم الشرياني (تحفز المستويات الأعلى من ثاني أكسيد الكربون مستقبلات كيميائية في الأبهر والسباتي مع مستقبلات -CN IX وX- إلى النخاع المستطيل مع التأثيرات الكرونوجرافية والإنتروبية التالية )، ^{[ بحاجة لتوضيح ]} والميل إلى عدم انتظام ضربات القلب . قد يؤدي فرط ثاني أكسيد الكربون إلى زيادة مقاومة الشعيرات الدموية الرئوية. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

يؤدي ارتفاع الضغط الجزئي الشرياني لثاني أكسيد الكربون ( ) إلى حدوث تغييرات في نشاط الدماغ تؤثر سلبًا على كل من التحكم العضلي الدقيق والتفكير. يمكن اكتشاف تغييرات تخطيط كهربية الدماغ التي تشير إلى تأثيرات مخدرة طفيفة في نهاية الغاز المستنفد، حيث يزداد الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون ( ) من 40 تور (0.053 ضغط جوي) إلى ما يقرب من 50 تور (0.066 ضغط جوي). لا يلاحظ الغواص هذه التأثيرات بالضرورة. ^[10]${\displaystyle {P_{a_{CO_{2}}}}}$${\displaystyle {P_{ET_{CO_{2}}}}}$

المستويات الأعلى من لها تأثير مخدر أقوى: قد يحدث ارتباك وسلوك غير عقلاني عند حوالي 72 تور (0.095 ضغط جوي)، وفقدان للوعي عند حوالي 90 تور (0.12 ضغط جوي). يؤدي الارتفاع إلى تحفيز استجابة القتال أو الهروب، ويؤثر على مستويات الهرمونات ويمكن أن يسبب القلق والتهيج والاستجابات غير المناسبة أو الذعر، والتي يمكن أن تكون خارجة عن سيطرة الشخص، في بعض الأحيان مع القليل من التحذير أو بدونه. توسع الأوعية الدموية هو تأثير آخر، وخاصة في الجلد، حيث يتم الإبلاغ عن مشاعر الحرارة غير السارة، وفي الدماغ، حيث يمكن أن يزيد تدفق الدم بنسبة 50٪ عند ضغط جوي 50 تور (0.066 ضغط جوي)، قد يرتفع الضغط داخل الجمجمة، مع صداع نابض. إذا ارتبط بارتفاع، فقد يزيد توصيل الأكسجين العالي إلى الدماغ من خطر تسمم الأكسجين في الجهاز العصبي المركزي عند ضغوط جزئية تعتبر مقبولة عادةً. ^[10]${\displaystyle {P_{a_{CO_{2}}}}}$${\displaystyle {P_{a_{CO_{2}}}}}$${\displaystyle {P_{ET_{CO_{2}}}}}$${\displaystyle {P_{a_{CO_{2}}}}}$

يسبب التسمم شعورًا بضيق التنفس لدى العديد من الأشخاص، ولكن عدم ظهور هذا العرض لا يضمن عدم حدوث التأثيرات الأخرى. وقد ارتبطت نسبة كبيرة من حالات الوفاة الناجمة عن إعادة التنفس باحتباس ثاني أكسيد الكربون _. وقد تستغرق تأثيرات التسمم عدة دقائق إلى ساعات حتى تختفي بمجرد إزالة السبب. ^[10]${\displaystyle {P_{a_{CO_{2}}}}}$${\displaystyle {P_{a_{CO_{2}}}}}$

يحتاج هذا القسم إلى التوسع مع: من Drechsler M، Morris J. Carbon Dioxide Narcosis. [تم التحديث في 9 يناير 2023]. في: StatPearls [إنترنت]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing؛ 2023 يناير-. متوفر من: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK551620/. يمكنك المساعدة عن طريق الإضافة إليه. ( مارس 2023 )

قد يتم إجراء اختبارات غازات الدم ، عادةً عن طريق ثقب الشريان الكعبري ، في حالة وجود مشاكل تنفسية حادة أو مرض طبي حاد آخر. يُعرَّف فرط ثاني أكسيد الكربون عمومًا بأنه مستوى ثاني أكسيد الكربون في الدم الشرياني الذي يزيد عن 45 ملم زئبق (6 كيلو باسكال). نظرًا لأن ثاني أكسيد الكربون في حالة توازن مع حمض الكربونيك في الدم، فإن فرط ثاني أكسيد الكربون يؤدي إلى انخفاض درجة الحموضة في المصل، مما يؤدي إلى الحماض التنفسي. سريريًا، يتم تقدير تأثير فرط ثاني أكسيد الكربون على درجة الحموضة باستخدام نسبة الضغط الشرياني لثاني أكسيد الكربون إلى تركيز أيون البيكربونات، [ ^{بحاجة لمصدر ]}${\displaystyle {P_{a_{CO_{2}/HCO_{3}^{-}}}}}$

التسامح مع زيادة تركيز _{ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي} ^[8]

%CO 2 في الهواء المستنشق	التسامح المتوقع للنشاط المفيد عند التعرض المستمر لمستويات مرتفعة من ثاني أكسيد الكربون
	مدة	قيود رئيسية
0.03	حياة	الغلاف الجوي، سنة 1780 [22]
0.04	حياة	الجو الحالي
0.5	حياة	لا توجد قيود يمكن اكتشافها (ملاحظة: راجع الأبحاث الحديثة في ثاني أكسيد الكربون أقل من 1٪ والتي تظهر تأثيرات قابلة للقياس أقل من 1٪).
1.0	حياة
1.5	> 1 شهر	تحفيز تنفسي خفيف
2.0	> 1 شهر
2.5	> 1 شهر
3.0	> 1 شهر	تحفيز تنفسي معتدل
3.5	> 1 اسبوع
4.0	> 1 اسبوع	تحفيز تنفسي معتدل، استجابة تنفسية مبالغ فيها للتمرين
4.5	> 8 ساعات
5.0	> 4 ساعات	تحفيز تنفسي بارز، استجابة تنفسية مبالغ فيها للتمرين
5.5	> 1 ساعة
6.0	> 0.5 ساعة	تحفيز تنفسي بارز، استجابة تنفسية مبالغ فيها للتمرين، بداية ارتباك عقلي
6.5	> 0.25 ساعة
7.0	> 0.1 ساعة	تقييد بسبب ضيق التنفس والارتباك العقلي

أظهرت الاختبارات التي أجريت على الكلاب الهجينة التأثير الفسيولوجي لثاني أكسيد الكربون على جسم الحيوان: بعد استنشاق خليط من 50٪ من ثاني أكسيد الكربون _و 50٪ من الهواء، زادت الحركة التنفسية لمدة دقيقتين تقريبًا، ثم انخفضت لمدة 30 إلى 90 دقيقة. أظهر هيل وفلاك أن تركيزات ثاني أكسيد الكربون _حتى 35٪ لها تأثير مثير على كل من الدورة الدموية والتنفس، ولكن تلك التي تتجاوز 35٪ تكون مثبطة لهما. ^{[ بحاجة لمصدر ]} انخفض ضغط الدم (BP) بشكل مؤقت أثناء زيادة الحركة التنفسية ثم ارتفع مرة أخرى وحافظ على المستوى الأصلي لفترة من الوقت. تباطأ معدل ضربات القلب قليلاً بعد استنشاق خليط الغاز. يُعتقد أن انخفاض ضغط الدم الأولي مع انخفاض معدل ضربات القلب يرجع إلى التأثير المثبط المباشر لثاني أكسيد الكربون _على القلب وأن عودة ضغط الدم إلى مستواه الأصلي كانت بسبب الارتفاع السريع في . بعد 30-90 دقيقة، تم تثبيط مركز الجهاز التنفسي، وحدث انخفاض ضغط الدم تدريجيا أو فجأة بسبب انخفاض الناتج القلبي، مما أدى إلى توقف التنفس وفي النهاية إلى توقف الدورة الدموية. ${\displaystyle {P_{a_{CO_{2}}}}}$

عند تركيزات أعلى من ثاني أكسيد الكربون _، حدث فقدان الوعي على الفور تقريبًا وتوقفت الحركة التنفسية في غضون دقيقة واحدة. بعد بضع دقائق من انقطاع النفس، لوحظ توقف الدورة الدموية. تشير هذه النتائج إلى أن سبب الوفاة عند استنشاق تركيزات عالية من ثاني أكسيد الكربون _ليس نقص الأكسجين ولكن التسمم بثاني أكسيد الكربون. ^[23]

يعتمد علاج الفشل التنفسي الحاد الناتج عن فرط ثاني أكسيد الكربون على السبب الكامن، ولكن قد يشمل الأدوية والدعم التنفسي الميكانيكي. في أولئك الذين ليس لديهم موانع، غالبًا ما يتم استخدام التهوية غير الجراحية (NIV) بدلاً من التهوية الميكانيكية الغازية . ^[12] في الماضي، تم استخدام عقار دوكسابرام (منشط تنفسي) لعلاج فرط ثاني أكسيد الكربون في التفاقم الحاد لمرض الانسداد الرئوي المزمن ولكن هناك القليل من الأدلة التي تدعم استخدامه مقارنةً بالتهوية غير الجراحية، ^[24] ولا يظهر في الإرشادات المهنية الحديثة. ^[12]

غالبًا ما يتم علاج الفشل التنفسي الشديد جدًا، والذي قد يكون فيه فرط ثاني أكسيد الكربون موجودًا أيضًا، بالأكسجة الغشائية خارج الجسم (ECMO)، حيث يتم إضافة الأكسجين وإزالة ثاني أكسيد الكربون مباشرة من الدم. ^[25]

تعد إزالة ثاني أكسيد الكربون من خارج الجسم (ECCO ₂ R) طريقة جديدة نسبيًا . تعمل هذه التقنية على إزالة _ثاني أكسيد الكربون من مجرى الدم وقد تقلل من الوقت المطلوب للتهوية الميكانيكية لأولئك الذين يعانون من AHRF؛ فهي تتطلب أحجامًا أصغر من تدفق الدم مقارنة بـ ECMO. ^{[25] [26]}

فرط ثاني أكسيد الكربون في الدم هو عكس نقص ثاني أكسيد الكربون ، وهي حالة انخفاض مستويات ثاني أكسيد الكربون في الدم بشكل غير طبيعي.

• الحيز الميت (علم وظائف الأعضاء)  - الهواء المستنشق ليس جزءًا من تبادل الغازات
• نقص ثاني أكسيد الكربون في الدم  – حالة انخفاض ثاني أكسيد الكربون في الدم
• الاختناق بالغاز الخامل  – نقص الأكسجين في الهواء المستنشق
• بحيرة نيوس  - بحيرة فوهة بركان في المنطقة الشمالية الغربية من الكاميرون
• حموضة المحيطات  – انخفاض مستويات الرقم الهيدروجيني في المحيط
• فرط ثاني أكسيد الكربون المسموح به  – فرط ثاني أكسيد الكربون في قصور الجهاز التنفسي
• التعذيب بالماء  – أسلوب تعذيب يحاكي الغرق