高碳酸血症-概述,高碳酸血症-對機體功能的影響,高碳酸血症-對中樞神經系統的效應,高碳酸血症-對其他器官的效應,高碳酸血症-機體對高碳酸血症的耐受程度,高碳酸血症-的不良反應及禁忌症,
高碳酸血症-概述
最初報導PHY於1965年，由Bendixen和他的同事偶然發現，在pH值>7.20～7.25，PaO2正常、PaCO2>100 mm Hg情況下患兒存活了。此後Darioli和Perret報導了PHY第1次被用於嚴重的急性哮喘患者，採用低呼吸頻率6～10次/min、低潮氣量8～12 ml/kg，防止PIP超過50 cmH2O，患兒PaCO2達90 mm Hg、持續24 h，未發現有威脅生命的氣壓傷，而且全部存活；最近幾年將PHY用於ARDS取得令人滿意的結果,PIP<40 cmH2O，潮氣量4～7ml/kg，PaCO2維持於66.5（38～158）mm Hg，偶有120 mm Hg以上，pH 值7.26（6.79～7.45）並未糾正酸中毒，其併發症的發生率較預期低。提示PHY可能改善預後。
嚴重呼吸衰竭的成人套用低通氣維持較高的PaCO2即PHY，避免了肺的損傷。用於早產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促進肺損傷、增加腦出血、腦癱發生的危險，反之一定範圍的高碳酸血症可降低這種併發症。然而，由於對PHY的臨床認識不足及副作用的顧忌，一直未用於臨床實踐。直到1995年Jobe的前瞻性試驗及一些作者的推薦，才在兒科中開始套用。
高碳酸血症-對機體功能的影響
高碳酸血症對心血管系統的效應早在1910年，Jerusalem和Starling對離體的動物心臟進行實驗，證明高碳酸血症可產生心肌急性損害。主要表現是收縮力減低。最近Walley描述了麻醉狗心血管系統對急性高碳酸血症的反應，顯示呼酸時改變左室收縮末期壓力-容積關係 ，產生左室收縮力下降伴收縮末期和舒張末期容積增加；同時興奮血管運動中樞，使心率增加,結果其心輸出量無明顯的改變 。PHY通過局部代謝產物CO2引起冠狀血管擴張，增加冠脈血流，為心肌供氧，尤其對心力衰竭時有益。但能否用於心力衰竭，尤其涉及缺血性心臟病，還需做進一步的研究。在試驗動物及人麻醉時，吸入CO2或存在急性肺泡通氣量減少，可發現心輸出量、心率、收縮容積增加，提示CO2對心肌機械運動的抑制作用與對血管運動中樞（通過刺激交感神經和兒茶酚胺的分泌）直接效應間的平衡作用。
高碳酸血症-對中樞神經系統的效應
[1] 腦細胞內酸鹼平衡的變化：多數情況下，高碳酸血症的最初幾小時內，腦細胞內pH值在正常範圍，而細胞外pH值將或多或少的有一些變化，由於腎臟的代償,1～3 d又達新的穩定狀態。
[2] 神經細胞氧代謝的變化：高碳酸血症對腦組織氧的消耗效應可能與生物種類、有無窒息、組織PCO2水平等特殊情況有關 。如鼠的實驗結果顯示：PaCO2是80 mm Hg時，腦氧消耗增加，160 mm Hg時腦氧消耗正常，240 mm Hg時腦氧消耗降低。最近一項臨床研究顯示，在心肺分流期間，低氧血症伴輕度急性高碳酸血症（PaCO2 68 mm Hg）降低30%的腦氧消耗。
[3] 高碳酸血症時腦血流的變化：Kety和Schmidt認為，PaCO2的急性變化對腦血流有較大的影響 。中度高碳酸血症時，PaCO2每增加1 mm Hg腦血流增加6%；當PaCO2達80～120 mm Hg時，腦血流較少增加，這種反應在5～15 min迅速達高峰。繼發於腦血流的增加，可致顱內壓升高，但對腦脊液的產生速度並沒有影響。研究顯示，高碳酸血症時，通過神經元性一氧化氮合成酶誘導產生的一氧化氮，對腦血管擴張、腦血流改善起重要作用。高碳酸血症對未成熟動物及早產兒腦血流的效應有所不同。動物實驗提示，腦血流對高碳酸血症的反應，在新生動物不比成年動物反應大；而在早產兒，腦血流對CO2的反應則比成人更強烈。據報導，早產兒的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即存在相對收縮狀態的腦動脈床，生後最初幾天則被激活處於相對舒張狀態。
高碳酸血症-對其他器官的效應
急性高碳酸血症可降低骨骼肌的收縮力（尤其是膈肌），進一步的效應是降低耐力。慢性高碳酸血症也可顯示肌力下降，但氧分壓正常的急性PHY則報導較少,可刺激腎上腺髓質分泌腎上腺素、去甲腎上腺素,也可使ACTH、醛固酮及抗利尿激素的分泌增加。
高碳酸血症-機體對高碳酸血症的耐受程度
[1] 動物實驗：早在1960年，Graham等對15隻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，所有實驗動物的血液動力學穩定 ；FiCO2=0.65時，兩例低血壓、死亡；FiCO2=0.70時，動物的PaCO2≥500 mm Hg,pH值在6.2～6.5，通過緩慢降低FiCO2至正常，13隻實驗幼犬皆存活，無嚴重心律失常發生。
[2] 臨床研究：眾所周知，吸入一定量的CO2可以刺激呼吸，當FiCO2達0.50時可引起輕度呼吸性酸中毒，此時正常人可耐受幾 h。Sechzer等曾做一臨床實驗，健康自願者在10～20 min 內吸入7%～14%CO2，結果最大的PaCO2達101 mm Hg；當PaCO2>80 mm Hg時，多數受試者意識喪失。但在高碳酸血症期間及恢復到正常狀態，皆未發現心血管不穩定及嚴重的心律失常。在現代輔助呼吸及監護技術誕生之前，尤其在外科手術期間，常常發生急性嚴重高碳酸血症。在一組報導中,22例吸入性麻醉者發生嚴重的呼吸性酸中毒（PaCO2達160 mm Hg pH值≤7.00），7例出現嚴重的室性心律失常；PaCO2在80 mm Hg以上、pH值在7.2～7.0之間，數分鐘內無任何副作用出現。在1990年Goldstein等報導5例兒童高碳酸血症。在35 min至2 d內，PaCO2升至155～269 mm Hg，pH值 6.76～7.10。在高碳酸血症期間無低氧血症。雖然PaCO2較高pH值較低，但臨床上僅有暫時的神經系統抑制,表現為反應遲鈍或昏迷。無遠期的神經系統後遺症,預後較好。在最近一項研究中，5例機械通氣的嬰兒,在35～420 min內PaCO2≥150 mm Hg，其中4例pH值≤6.0，另一例pH=7.1。僅有的臨床表現是神經系統抑制，無抽搐，心血管系統穩定或無心律失常。
1997年，Mariani等在早產兒進行了一項試驗性研究。通過高碳酸血症組（H組，PaCO2 45～55 mm Hg）與正常組（N組，PaCO2 35～45 mm Hg）的比較，發現H組通氣的PIP、MAP、呼吸頻率低於N組；在氣漏、動脈導管未閉、顱內出血及視網膜病變的發生率上無差異。這種肺保護性策略在早產兒可以降低機械通氣的時間，而不增加副作用。
有兩項臨床回顧資料顯示 ：早產兒在生後的前4d，尤其生後第1天，低水平的PaCO2與CLD有密切的關係。如果生後前4 d（尤其生後第1天）PaCO2≥50 mm Hg、套用表面活性物質前一天 PaCO2≥40 mm Hg，可降低BPD或CLD的發病率和（或）嚴重度；嬰兒可較好的耐受且無副作用。反之，生後3 d內機械通氣的早產兒，如PaCO2≤17 mm Hg，則增加了腦出血、腦癱發生的危險。
[2] 套用方法：即改變通氣策略，改變過去維持“正常”血氣指標及肺通氣量的方法。PHY一般是指保持PaCO2在50～70 mm Hg。目前正在進行的一些臨床研究是在生後24 h內開始將PaCO2維持在45～55 mm Hg水平，持續96 h，代替過去35～45 mm Hg。也有學者建議小早產兒或有氣漏的新生兒維持PaCO2在50～60 mm Hg、pH值大於7.25，可減少肺損傷，嬰兒可以耐受且無副作用。
由於人體對呼吸性酸中毒有較好的耐受性，臨床很少套用鹼性藥物治療。但pH值低於7.15或可疑有酸中毒所致的嚴重後果時，建議套用下列鹼性藥物，碳酸氫鈉、CARBICARB、三羥甲基氨基甲烷（THAM）。
高碳酸血症-的不良反應及禁忌症
綜上所述，急性高碳酸血症時，如 PaCO2達80 mm Hg，pH值7.15時，對機體危害不大。如果掌握好PHY的安全界限，這一治療手段有可能擴大其套用範圍。
當PaCO2在90～110 mm Hg，可引起CO2麻醉並抽搐 。因高碳酸血症性酸中毒可引起腦血管擴張，致腦水腫、顱內壓升高，尤其存在顱內病變（顱內損傷、出血、占位性病變及腦血管病）時，加重病情，所以此時是絕對禁忌症；而在伴有組織低氧時，細胞內酸中毒可增加腦代謝率、損傷血管內皮使其通透性增高，導致腦間質水腫；在暫時性缺血後重新灌注時，細胞內酸中毒可增加自由基的形成、促進組織損害。所以套用PHY時應避免缺血、缺氧性損傷因素的存在。
高碳酸血症既可降低心肌收縮力、血管舒張力，也可增加交感神經的活性，引起心律失常。最常見的效應是心輸出量增加以維持正常的血壓。如果交感神經反應減低或心肌功能受損，心輸出量不足，可引起低血壓；如高碳酸血症伴低氧血症，可引起肺血管收縮、肺循環阻力增加、心臟射血分數降低。故心功能受損是相對禁忌症。在嚴重高碳酸血症可以直接抑制心血管中樞，直接抑制心臟活動和擴張血管，導致血壓下降、心肌收縮力下降、心率失常。所以臨床應避免嚴重的高碳酸血症。
當套用PHY時，應該緩慢增加PaCO2，不超過10 mm Hg/h，最大限度到80 mm Hg。緩慢增加的目的在於細胞內部酸性物質可以充分代償。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及相關的通氣策略在嚴重肺部疾病，尤其早產兒RDS機械通氣中的套用效果是肯定的，但其治療機制及具體套用方法仍在探討與完善中。
