Aby przedstawić niektóre zagrożenia

Transkrypt

1 dr n. med. Jacek Piechocki 1, 2, mgr Tomasz Janus 3 1 Mazowieckie Centrum Terapii Hiperbarycznej, Warszawa 2 instruktor nurkowania M3,CMAS 3 ratownik medyczny, ratownik zespołu S Choroba dekompresyjna i uraz ciśnieniowy płuc u płetwonurków rozpoznawanie i leczenie Praca recenzowana 24 Aby przedstawić niektóre zagrożenia związane z nurkowaniem, warto przywołać dwa prawa fizyczne prawo Henry ego i prawo Boyle a-mariotte a a także zrozumieć, jak zmienia się ciśnienie otoczenia w zależności od głębokości nurkowania. Prawo Henry ego Prawo Henry ego mówi, że rozpuszczalność gazów w cieczach spada wraz z obniżaniem się ciśnienia otoczenia (inaczej: im niższe Title Decompression sickness and pulmonary barotrauma in divers diagnosis and treatment Streszczenie Człowiek nie jest ewolucyjnie przystosowany do przebywania pod wodą na dużych głębokościach i do oddychania mieszaniną oddechową pod ciśnieniem wyższym niż ciśnienie atmosferyczne. Wszystko, co wiąże się z jednym lub z drugim, może stwarzać zagrożenie dla zdrowia lub życia. Poniższy artykuł ma za zadanie przedstawić podstawy fizyki nurkowania, patofizjologię rozwoju choroby dekompresyjnej i urazu ciśnieniowego płuc, a także ich leczenie. Słowa kluczowe choroba dekompresyjna, choroba kesonowa, tętniczy zator gazowy, nurkowanie, tlenoterapia hiperbaryczna Summary Human body is not evolutionarily adapted to stay under water at great depths as well as breathe gas mixture at a pressure higher than atmospheric. These factors may be responsible for the development of some life- -threatening conditions. The aim of the article is to present the elements of diving physics, the pathophysiology of decompression sickness and pulmonary barotrauma, as well as their treatment. Keywords decompression sickness, caisson disease, arterial gas embolism, diving, hyperbaric oxygen therapy ciśnienie otoczenia, tym mniej gazu może się rozpuścić w cieczy; im wyższe ciśnienie otoczenia, tym więcej gazu może się rozpuścić w cieczy). W naszym życiu obserwowaliśmy działanie prawa Henry ego już setki razy gwałtowne odkręcenie butelki z gazowanym napojem (a więc nagłe zmniejszenie ciśnienia gazu nad powierzchnią wody, aż do zrównania się tego ciśnienia z ciśnieniem atmosferycznym) powoduje powstawanie bąbelków dwutlenku węgla. Z identyczną sytuacją mamy do czynienia w przypadku, gdy nurek przebywający pod wodą na odpowiedniej głębokości (a więc w warunkach zwiększonego ciśnienia) zostanie poddany zbyt szybkiemu spadkowi ciśnienia otoczenia w trakcie wynurzania się (dekompresji). Analogicznie do wspomnianej powyżej butelki z gazowanym napojem gwałtownie spada rozpuszczalność gazów we krwi, powstają pęcherzyki gazu (głównie azotu), których płuca nie nadążają wydalać. Krążące we krwi pęcherzyki gromadzą się w różnych częściach organizmu, dając określone zespoły objawów. W zależności od ilości powstałych pęcherzyków i ich miejsca ulokowania (a więc w zależności od stopnia ciężkości objawów klinicznych) chorobę dekompresyjną możemy podzielić na dwa typy: I i II. Choroba dekompresyjna typu I może mieć postać zarówno izolowaną skórną, izolowaną

2 mięśniowo-szkieletową, jak i postać mieszaną. W obrazie choroby dekompresyjnej typu II występują objawy choroby dekompresyjnej typu I (postaci skórnej, postaci mięśniowo-szkieletowej lub postaci mieszanej) z towarzyszącymi objawami płucno-krążeniowymi, neurologicznymi lub mieszanymi (płucno-krążeniowymi i neurologicznymi). Nurkowie zapobiegają rozwojowi choroby dekompresyjnej poprzez stopniowe, powolne wynurzanie się (stosując przystanki dekompresyjne). Komputer nurkowy informuje nurka, na jakiej głębokości i na jaki czas ma zatrzymać wynurzanie. Przystanki dekompresyjne umożliwiają wydalenie powstałych pęcherzyków azotu przez płuca bez zagrożenia powstania zatorowości gazowej (podobnie jak na co dzień raczej powoli odkręcamy butelkę z gazowanym napojem, aby uniknąć wycierania podłogi czy zmiany ubrania). Warto zwrócić uwagę, że im dłużej nurek jest pod wodą, im głębiej nurkuje i im większe uchybienia dekompresyjne popełnia, tym cięższa postać choroby dekompresyjnej wystąpi (więcej gazów zdążyło się rozpuścić we krwi, a więc powstanie więcej pęcherzyków przy wynurzaniu). Z prawem Henry ego związane jest także ciekawe zjawisko narkotyczne działanie azotu (upojenie głębinowe, narkoza azotowa). Przy nurkowaniu na 30 i więcej metrów może dojść do stanu euforii ze współwystępującymi zaburzeniami uwagi i orientacji przestrzennej, z niezbornością ruchów i osłabieniem siły mięśniowej, co w oczywisty sposób może sprzyjać wypadkom nurkowym. Z tego powodu przy nurkowaniach głębokich stosuje się mieszaniny o zmniejszonej procentowej ilości azotu lub nawet pozbawione tego pierwiastka (trimix, heliox itd.). Chorobą dekompresyjną zagrożeni są nie tylko nurkowie, ale i pracownicy, którzy wykonują swoje obowiązki zawodowe w warunkach zwiększonego ciśnienia otoczenia (w warunkach hiperbarii). Są to na przykład górnicy, którzy pracują w kopalni, do której wpompowano powietrze w celu pozbycia się z niej wody, czy też pracownicy, którzy pracują w kesonach (kesony są urządzeniami używanymi przy podwodnych pracach głębinowych; są rodzajem komory niezabudowanej od dołu, którą wypełnia się sprężonym powietrzem w celu wypchnięcia wody z miejsca, w którym konieczne są do wykonania określone prace budowlano-naprawcze; od kesonów wzięła Postać Mechanizm powstania Objawy Skórna Mięśniowo-szkieletowa Mikropęcherzyki azotu w kapilarach skórnych Mikropęcherzyki azotu w naczyniach okalających stawy Tab. 1. Choroba dekompresyjna typu I (ang. DCS I, Decompression Sickness type I) Swędząca wysypka, zaczerwienienie i zwiększone ucieplenie skóry, skóra marmurkowata Bóle dużych stawów (łokciowy, biodrowy, barkowy, kolanowy, skokowy); najczęściej tępe, pulsujące Postać Mechanizm powstania Objawy Płucno-krążeniowa Neurologiczna Tab. 2. Choroba dekompresyjna typu II (DCS II) Mikropęcherzyki azotu upośledzające czynność płuc Mikropęcherzyki azotu w ośrodkowym układzie nerwowym w rdzeniu kręgowym (częściej) lub w mózgowiu (rzadziej) Ból w klatce piersiowej, tachypnoe, spłycenie oddechu, kaszel, krwioplucie, pienista wydzielina podbarwiona krwią, duszność, sinica, zaburzenia rytmu serca, obrzęk płuc, wstrząs Rdzeń kręgowy: początkowo ból w dolnej części klatki piersiowej/górnej części brzucha; następnie parestezje (mrowienia), zaburzenia czucia, osłabienie mięśniowe (zwłaszcza mięśni kończyn dolnych), niedowłady aż do porażenia, zaburzenia czynności pęcherza moczowego (zatrzymanie moczu). Mózgowie: początkowo silny ból głowy; następnie możliwe zaburzenia widzenia, mowy, słuchu (jednostronna/obustronna głuchota), zawroty głowy, zaburzenia równowagi, zaburzenia zachowania, zaburzenia świadomości, drgawki 25

3 26 się nazwa choroba kesonowa historyczna nazwa choroby dekompresyjnej). Całkowite ciśnienie panujące w cieczy Całkowite ciśnienie wywierane na nurka na danej głębokości jest równe sumie ciśnienia atmosferycznego (nad powierzchnią wody) i ciśnienia hydrostatycznego na danej głębokości. Przykładowo, na głębokości 20 metrów na ciało nurka działa ciśnienie o wartości 3 ATA (ATA atmosfera absolutna; 3 ATA = 1 atmosfera nad powierzchnią wody + 1 atmosfera na każde 10 metrów zanurzenia). W strukturach anatomicznych, w których fizjologicznie znajduje się powietrze (płuca, zatoki czołowe i szczękowe, ucho środkowe), panuje ciśnienie odpowiadające ciśnieniu związanemu z daną głębokością (według podanego wyżej wzoru). Aparat oddechowy podaje nurkowi mieszaninę oddechową pod ciśnieniem równym ciśnieniu w tych właśnie strukturach na danej głębokości. Prawo Boyle a-mariotte a Prawo Boyle a-mariotte a mówi, że w stałej temperaturze objętość gazu jest odwrotnie proporcjonalna do jego ciśnienia. Innymi słowy pęcherzyk gazu, który pod ciśnieniem 3 ATA (20 metrów pod powierzchnią wody) ma 0,33 mm średnicy, w warunkach 2 ATA (10 metrów pod powierzchnią wody) będzie miał średnicę 0,5 mm, na powierzchni będzie miał 1 mm. Zmiana ciśnienia otoczenia powoduje zmianę ciśnień, a więc i objętości gazów, w upowietrznionych strukturach anatomicznych. W przypadku gdy nurek zmniejsza głębokość nurkowania, w płucach następuje wzrost objętości gazu przy stałej objętości klatki piersiowej. Z tego powodu nurek przy wynurzaniu musi wydychać powietrze z płuc. W przeciwnym wypadku w sytuacji zatrzymania powietrza w płucach objętość gazu znajdującego się w płucach może tak wzrosnąć, że uszkodzi miąższ płucny, a nawet doprowadzi do rozerwania drzewa Ryc. 1. Prawo Boyle a-mariotte a odpowiedzialne za uraz ciśnieniowy płuc w trakcie wynurzania oskrzelowgo (uraz ciśnieniowy płuc, barotrauma płuc). Objawy urazu ciśnieniowego płuc zależą od rozległości uszkodzenia. Mogą wystąpić: ból w klatce piersiowej nasilający się w trakcie oddychania, kaszel, odksztuszanie krwawej plwociny, tachypnoe, spłycenie oddechu, duszność, sinica i niewydolność oddechowa. Uszkodzeniu ściany pęcherzyka płucnego towarzyszy uszkodzenie okalających go naczyń tętniczych i żylnych. Uszkodzeniu tętniczek towarzyszy wynaczynienie się krwi do pęcherzyków i przestrzeni międzypęcherzykowych, co skutkuje zmniejszeniem powierzchni, która może uczestniczyć w wymianie gazowej. Rozerwaniu kapilar żylnych może towarzyszyć zassanie powietrza do ich wnętrza. Pęcherzyki powietrza wędrują z płuc do lewego przedsionka, lewej komory, a następnie na obwód, lokując się w tętnicach mózgowych. W przypadku zalegania dużej ilości powietrza w lewej komorze może dojść do krytycznego obniżenia objętości wyrzutowej (ilości krwi wyrzucanej na obwód przy każdym skurczu). Jeśli pęcherzyki płucne pękną do jamy opłucnowej, może dojść do powstania odmy

4 28 (w tym odmy prężnej) lub odmy z towarzyszącym krwawieniem do jamy opłucnowej (odmokrwiak). Zarówno odma opłucnowa, jak i odma z towarzyszącym krwawieniem do opłucnej może być jedno- i obustronna. Istnieje także możliwość przedostania się powietrza do: tkanki podskórnej górnej części klatki piersiowej i szyi (rozedma podskórna, którą możemy rozpoznać po zwiększeniu objętości szyi, asymetrii i zniekształceniach okolic nadobojczykowych, a także po trzeszczeniach przy palpacji), śródpiersia (odma śródpiersiowa), osierdzia (pneumopericardium, odma osierdziowa), jamy brzusznej (odma otrzewnowa). Warto zwrócić uwagę, że odma śródpiersiowa, osierdziowa i otrzewnowa mogą powodować zaburzenia rytmu i wstrząs. W niektórych przypadkach choroba dekompresyjna może współwystępować z urazem ciśnieniowym płuc. Urazy ciśnieniowe mogą także dotyczyć innych struktur anatomicznych, w których znajdują się przestrzenie powietrzne. Możliwy jest uraz ciśnieniowy ucha, zatok czołowych i szczękowych czy przewodu pokarmowego. U nurków może wystąpić także uraz ciśnieniowy twarzy w przypadku niewyrównania ciśnienia między maską a twarzą podczas zanurzania (gdy nurek nie wydmuchuje powietrza do maski w trakcie zanurzania). Podsumowując: to, czego się najbardziej boimy w przypadku wypadków nurkowych, to tętnicze zatory gazowe, które mogą być następstwem zarówno choroby dekompresyjnej, jak i urazów ciśnieniowych płuc. Postępowanie w wypadku nurkowym 1. Wywiad Dobrze przeprowadzony wywiad jest potrzebny zarówno nam, jak i lekarzowi dyżurnemu komory hiperbarycznej (dobranie odpowiednich parametrów kompresji i dekompresji w komorze). Pamiętajmy, że lekarz dyżurny komory może polegać tylko na naszej dokumentacji medycznej. W przeprowadzeniu wywiadu pomogą nam sami nurkowie zaufaj im, oni wiedzą, co jest istotne i co warto nam przekazać. Nurek powinien zostać przetransportowany do ośrodka hiperbarycznego wraz z komputerem nurkowym (który daje lekarzowi komory możliwość prześledzenia przebiegu nurkowania). Zapytaj: o możliwe błędy techniczne: zbyt szybkie wynurzenie się (ominięcie lub skrócenie przystanków dekompresyjnych) możliwa choroba dekompresyjna, wynurzenie się na zatrzymanym oddechu (po wdechu sprężonego powietrza) możliwy uraz ciśnieniowy płuc; ile razy, na jakiej głębokości i jak długo poszkodowany przebywał pod wodą (im większe uchybienia dekompresyjne ominięcie lub skrócenie przystanków dekompresyjnych, a także im dłużej i im głębiej nurek przebywał pod wodą, tym cięższej postaci choroby dekompresyjnej można się spodziewać); o moment wystąpienia objawów w trakcie zanurzania, wynurzania, po nurkowaniu? choroba dekompresyjna może wystąpić od momentu wynurzania się aż do kilku godzin po nurkowaniu (im szybciej wystąpi, tym cięższy przebieg); uraz ciśnieniowy płuc bezpośrednio po wynurzeniu; o choroby płuc astma, POChP? (choroby te zwiększają prawdopodobieństwo urazów ciśnieniowych płuc); czy poszkodowany po nurkowaniu przebywał na dużych wysokościach (chodził po górach/leciał samolotem) możliwa choroba dekompresyjna. 2. Leczenie Wysokoprzepływowa tlenoterapia 100% tlenu podanego przez maskę z rezerwuarem w celu eliminacji azotu z organizmu. Ułożenie poszkodowanego na lewym boku, w pozycji Trendelenburga (pozycja, w której głowa i górna część klatki piersiowej znajdują się poniżej poziomu kończyn) spowoduje gromadzenie się powie-

5 trza w prawym przedsionku i zapobiegnie przedostaniu się pęcherzyków powietrza do mózgu. Wypadek nurkowy = możliwość odmy (w tym odmy prężnej) osłuchaj poszkodowanego, w przypadku klinicznie istotnej odmy odbarcz ją. Morfina przeciwbólowo, uspokajająco i przeciwkaszlowo (zapobieganie wtórnemu uszkodzeniu miąższu płucnego). Płynoterapia i.v. zwiększenie możliwości rozpuszczenia się gazów im więcej rozpuszczalnika, tym więcej można w nim czegoś rozpuścić (z tego samego powodu w przypadku gdy nurek jest przytomny, jego koledzy podadzą mu ciepłe, niesłodzone płyny). Nie podawaj 5-proc. glukozy i.v., bo ucieka z łożyska naczyniowego. Wentylacja dodatnimi ciśnieniami (worek samorozprężalny/respirator) tylko w przypadku zdecydowanej konieczności (resuscytacja krążeniowo-oddechowa, zatrzymanie oddechu, obrzęk płuc) powietrze wtłaczane do płuc w trakcie wentylacji dodatnimi ciśnieniami nasili zatorowość powietrzną i uraz ciśnieniowy płuc. W przypadku nieodbarczonej odmy opłucnowej wentylacja mechaniczna spowoduje jej gwałtowne powiększenie i wystąpienie lub pogłębienie wstrząsu mechanicznego. W przypadku konieczności intubacji, przy zachowanym napędzie oddechowym, warto zostawić pacjenta na własnym oddechu i tylko suplementować tlen (insuflacja). Inne stany współwystępujące z chorobą dekompresyjną lub urazem ciśnieniowym płuc (hipotermia, urazy inne niż wynikające ze zmian ciśnienia, dekompensacja stanu ogólnego aż do zatrzymania krążenia) należy leczyć w sposób standardowy. Łagodne objawy mogą ustąpić samoistnie w tym przypadku leczenie w komorze hiperbarycznej może nie być konieczne wystarczy konsultacja z ośrodkiem hiperbarycznym i obserwacja na SOR- -ze (pamiętajmy jednak, że stan pacjenta, w sytuacji gdy prezentuje jedynie łagodne objawy, może się gwałtownie pogorszyć!). W przypadku klinicznie istotnych objawów leczenie docelowe w komorze hiperbarycznej (i to jak najszybciej!). Nie pozwól, aby nurek trafił na neurologię z podejrzeniem udaru mózgu. Szybkie rozpoczęcie tlenoterapii hiperbarycznej zmniejsza ryzyko śmierci i trwałych następstw neurologicznych. HBOT jest jedyną skuteczną metodą leczenia tętniczych zatorów gazowych w przebiegu choroby dekompresyjnej i/lub urazu ciśnieniowego płuc. Przeciwwskazania do tlenoterapii hiperbarycznej nurków, poza nierozpoznaną (i nieleczoną niezdrenowaną) odmą opłucnową, nie mają znaczenia w stanach nagłych. Nieleczona odma opłucnowa (zgodnie z prawem Boyle a-mariotte a) w trakcie rozprężania obniżania ciśnienia w komorze narasta i może doprowadzić do zgonu pacjenta. Nurek może być transportowany przez HEMS (a także samolotem z hermetyzowaną komorą medyczną). W jaki sposób tlenoterapia hiperbaryczna (HBOT Hyperbaric Oxygen Therapy) leczy nurków? Leczenie w warunkach komory hiperbarycznej opiera się między innymi na znanym już nam prawie Boyle a-mariotte a (duże ciśnienie mały pęcherzyk gazu, małe ciśnienie duży pęcherzyk gazu). Wysokie ciśnienie, które działa na pacjenta w trakcie sesji HBOT, fizycznie zmniejsza pęcherzyki gazu do wielkości, w których nie dają objawów (w trakcie sprężania rekompresji), w konsekwencji zmniejszając obszar niedokrwienia i niedotleniania. Odpowiednia dekompresja (rozprężanie) ma na celu niedopuszczenie do sytuacji, w której powstają nowe pęcherzyki lub gdy zmniejszone pęcherzyki ponownie urosną. Zgodnie ze wspomnianym już prawem Henry ego (im wyższe ciśnienie otoczenia, tym większa rozpuszczalność gazów w cieczy) wysokie ciśnienie otoczenia, które panuje w komorze hiperbarycznej, skutkuje rozpuszczeniem się większej ilości tlenu 29

6 30 Ryc. 2. Prawo Henry ego we krwi (zwiększenie ciśnienia parcjalnego tlenu PaO 2 ) i zmniejszeniem obszarów hipoksemiczych (niedotlenionych). HBOT powoduje także zmniejszenie obrzęku w tkankach niedotlenionych (obrzęk tkanek wynikający z niedotlenienia wtórnie zwiększa niedokrwienie i niedotlenienie tkankowe). Wskazania do tlenoterapii hiperbarycznej Boerema w 1960 roku udowodnił możliwość przeżycia zwierzęcia pozbawionego erytrocytów (!) poprzez fizyczne rozpuszczenie się tlenu we krwi w warunkach hiperbarii. Tlen, który rozpuszcza się we krwi w trakcie HBOT, wystarcza do zaspokojenia bieżącego zapotrzebowania metabolicznego organizmu (naszemu organizmowi jest wszystko jedno, czy korzysta z tlenu rozpuszczonego w osoczu, czy z tlenu przenoszonego przez erytrocyty). Z tego powodu HBOT jest używana do leczenia (ostatecznego lub wspomagającego): stanów upośledzonej dystrybucji tlenu do tkanek zatrucia tlenkiem węgla i zatrucia środkami powodującymi utlenienie żelaza znajdującego się w cząsteczce hemu z Fe 2+ do Fe 3+ (methemoglobinemia); skrajnej utraty krwi (wraz z odpowiednią resuscytacją płynową i interwencją chirurgiczną); ostrego niedokrwienia tkanek miękkich (w przebiegu na przykład odmrożeń czy urazów zmiażdżeniowych), zmniejszając prawdopodobieństwo konieczności amputacji kończyny. HBOT, poza dostarczeniem tlenu do obszarów niedotlenionych, zmniejsza obrzęki spowodowane urazami termicznymi (oparzeniami) i urazami mechanicznymi, które wtórnie nasilają niedokrwienie. W przypadku oparzeń zastosowanie tlenoterapii hiperbarycznej zmniejsza ilość płynów, które trzeba przetoczyć pacjentowi, zmniejsza obszar konieczny do chirurgicznego opracowania i wspomaga proces gojenia się ran. Środowisko ubogie w tlen jest idealnym miejscem dla bakterii Clostridium perfringens, które powodują zgorzel gazową. Bakteria ta uwalnia do tkanek gaz, który jest wyczuwalny palpacyjnie, a także jest widoczny w badaniu RTG. Toksyny uwalniane przez Clostridium perfringens uszkadzają serce i nerki, co może prowadzić do zgonu pacjenta. Wysoka zawartość tlenu we krwi w trakcie HBOT hamuje rozwój bakterii, a także zmniejsza ilość produkowanych przez nie toksyn. Lekarze mogą w ten sposób kupić czas potrzebny antybiotykom do skutecznego działania. Leczenie w komorze hiperbarycznej może obejmować także: zatorowości powietrzne inne niż wynikające z choroby dekompresyjnej i urazu ciśnieniowego płuc (zatorowości powietrzne w przebiegu niektórych urazów, operacji chirurgicznych czy błędów jatrogennych); nagłą głuchotę idiopatyczną (głuchotę powstałą na podłożu naczyniowym, wirusowym lub autoimmunologicznym); głuchotę po urazie akustycznym. Warto wspomnieć, że trwają badania nad zastosowaniem HBOT w leczeniu innych stanów nagłych. Jest więc możliwe, że powyższa lista wydłuży się w przyszłości. q Tekst został merytorycznie zatwierdzony przez Polskie Towarzystwo Medycyny i Techniki Hiperbarycznej (recenzja dr. hab. n. med. Piotra Siermontowskiego) Piśmiennictwo dostępne u autora: tomasz.janus.ratmed@gmail.com