Vyšší odborná škola a Střední zdravotnická škola MILLS, s. r. o.

Transkript

1 Vyšší odborná škola a Střední zdravotnická škola MILLS, s. r. o. Náměstí 5. května č. 2, Čelákovice HYPERBARICKÁ OXYGENOTERAPIE Obor: Diplomovaný zdravotnický záchranář VYPRACOVAL: Radek Andrle VEDOUCÍ PRÁCE: MUDr. Štěpán Novotný Čelákovice 2010

2 Čestné prohlášení Prohlašuji, že jsem absolventskou práci vypracoval samostatně a všechny použité písemné i jiné informační zdroje jsem řádně ocitoval. Jsem si vědom, že doslovné kopírování cizích textů v rozsahu větším než je krátká doslovná citace je hrubým porušením autorských práv ve smyslu zákona 121/2000 Sb., je v přímém rozporu s interním předpisem školy a je důvodem pro nepřipuštění absolventské práce k obhajobě. Mělník, 7.duben 2010 Radek Andrle

3 Poděkování Děkuji svému vedoucímu práce MUDr. Štěpánovi Novotnému a odborné poradkyni MUDr. Haně Pácové Ph.D. za odborné vedení a vřelý přístup. Za jazykovou úpravu děkuji mé ženě Bc. Jitce Andrlové. A na konec bych chtěl poděkovat všem svým blízkým za podporu během mého studia.

4 Obsah Úvod Cíle absolventské práce Hlavní cíl Vedlejší cíle Historie hyperbaroxie Principy a možnosti užití HBO Patofyziologický princip Fyzika hyperbarických dějů Tlak Zákony plynů Boylův zákon (Boyle-Mariottův) Daltonův zákon Henryho zákon Fickovy zákony - Difuse plynů Fysiologický efekt hyperbarického kyslíku Fysiologický efekt hyperbarického kyslíku na jeho transport a tlaky ve tkáních Fysiologický efekt hyperbarického kyslíku na mikroorganismy a imunitní odpověď organismu Fysiologický efekt hyperbarického kyslíku na hojení ran Indikace hyperbarické oxygenoterapie Léčba Technické zázemí

5 7.1.1 Hyperbarické komory Zdroje vzduchu Zdroje kyslíku Medicínské aspekty Vedlejší účinky HBO terapie Léčebné postupy Komplikace Zdravotní komplikace Kontraindikace Absolutní kontraindikace Relativní kontraindikace Kazuistiky Dekompresní choroba Otrava oxidem uhelnatým Diskuse Závěr Резюме Seznam použité literatury Přílohy

6 Úvod Hyperbarická a potápěčská medicína je medicínský obor zabývající se mimo jiné léčbou potápěčských a dalších onemocnění pomocí dýchání kyslíku pod tlakem vyšším, než je tlak atmosférický - hyperbarická oxygenoterapie (dále HBO). Principem této léčby je zlepšení dodávky kyslíku tkáním. Téma hyperbarická oxygenoterapie je mi blízké. Nejenom ve svém zaměstnání, ale i ve volném čase se zabývám potápěním. V průběhu ponorů dochází k výrazným tlakovým změnám, používají se různé dýchací směsi s různým zastoupením kyslíku. Tyto mechanismy se samozřejmě uplatňují i v průběhu hyperbarické oxygenoterapie. Je velmi mnoho pravidel, která se uplatňují jak při potápění, tak při hyperbarické oxygenoterapii. Dalším důvodem mého zájmu o hyperbarickou oxygenoterapii je, že každý potápěč by měl být seznámen s možnostmi léčby eventuálních nehod a tím i s principem této léčby. Povědomí o možnostech léčebné hyperbaroxie není bohužel mezi potápěčskou ani lékařskou veřejností příliš rozšířeno. Cílem této práce je jednak přiblížit principy a možnosti užití léčebné hyperbaroxie a dále zvýšit povědomí o této v principu jednoduché, ale v každém případě účinné léčbě. 6

7 1 Cíle absolventské práce 1.1 Hlavní cíl Přiblížit principy a možnosti užití léčebné hyperbaroxie v akutních i chronických indikacích. 1.2 Vedlejší cíle Zvýšit povědomí o této léčebné metodě. Zpracovat dvě kasuistiky, které ukážou pozitivní vliv této metody v urgentní medicíně. 7

8 2 Historie hyperbaroxie Historie HBO sahá velmi daleko do minulosti a je úzce spojena s historií potápění, s vývojem technologií pro aktivity pod vodní hladinou. První objevy existence účinků a chování plynu v prostředí s tlakem vyšším, než je tlak atmosférický sahají do dob renesance. Mezi důležité objevy této doby řadíme vynález barometrické trubice (1644 Torricelli), zjištění změn tlaků v závislosti na nadmořské výšce a ustanovení hydrostatických zákonů ( Pascal), ustanovení zákonů vztahu objemu a tlaku ideálního plynu (1661 Boyle, 1676 Mariotte), objevení oxidu uhličitého (1755 Black), kyslíku ( Priestley) a poprvé byl popsán fenomén oxidace (1789 Lavoisier). Potápěčské aktivity byly od 16. století provázeny velkým množstvím nápadů a jejich realizací např. dýchací trubice mezi potápěčem a povrchem (Leonardo da Vinci, Borelli), potápěčský zvon (1690- Halley). V roce 1662 byl poprvé použit vyšší atmosférický tlak pro terapeutické účely (Henshaw). První hyperbarická komora plněná stlačeným vzduchem pomocí pumpy na lodi byla postavena v roce jejím konstruktérem byl inženýr Smeaton. Kořeny terapeutického použití HBO sahají do Francie konce 19. a začátku 20. století. V roce 1834 Junod popsal pozitivní efekt vysokotlakého kyslíku na člověka. První mobilní hyperbarické zařízení bylo zkonstruováno v roce 1876 (Fontaine) a od té doby bylo otevřeno mnoho hyperbarických center v Evropě a poté v Kanadě a USA. Nejslavnější osobností v historii hyperbarické medicíny je bezesporu Paul Bert. Již v roce 1878 ve své práci popsal škodlivé účinky kyslíku inhalovaného pod vysokým tlakem. Prokázal zvýšené riziko křečí při jeho inhalaci. Jeho závěr pro předcházení těchto škodlivých účinků bylo doporučení, aby kyslík nebyl dýchán v koncentraci nad 60 % v tlaku 1 ata a vyšším. Později byl tento negativní účinek kyslíku na CNS nazván Paul Bertovým efektem. Krátce nato byly popsány účinky hyperbarického kyslíku na tkáň plicní. Na základě experimentální práce doporučil Haldane v roce 1895 použití HBO pro léčbu otravy oxidem uhelnatým. 8

9 3 Principy a možnosti užití HBO 3.1 Patofyziologický princip Při dýchání vzduchu při běžném atmosférickém tlaku 1 ata (po 2 =0,21ata) je hemoglobin v arteriální krvi nasycen téměř na 100%. Množství kyslíku přenášené rozpuštěním v krevní plazmě je za těchto podmínek minimální. Dýchání 100% kyslíku za normobarických podmínek (1 ata) nezvýší výrazně množství kyslíku v arteriální krvi (po 2 =1ata). Abychom dosáhli výrazného zvýšení po 2 v arteriální krvi, je nutné dýchat toto médium pod tlakem vyšším, než je tlak atmosférický. Při dýchání 100% kyslíku pod tlakem 2 ata (10m) způsobí zvýšení po 2 v arteriální krvi na 2 ata, hemoglobin je nasycen na 100% a kyslík rozpuštěný v krevní plazmě má po 2 2 ata, tzn. krví je přenášeno dvojnásobné množství kyslíku než při dýchání normobarického kyslíku. Z kapilární krve do tkání je kyslík přenášen ze zásoby kyslíku rozpuštěného v krevní plazmě. Čím vyšší je rozdíl po 2 v kapilární krvi a tkáních, tím rychleji a více kyslíku je po tlakovém gradientu odevzdáváno z krve do tkání. Čím je větší vzdálenost kapiláry a zásobované tkáně, tím je rozdíl po 2 vyšší. Limitní po 2 pro účinnou aerobní syntézu ATP (adenosintrifosfátu) je 0,13kPa. Při dýchání kyslíku za normobarických podmínek je množství kyslíku v kapilární krvi menší, než při dýchání kyslíku za podmínek hyperbarických (např. 2ata), proto dochází k rychlejšímu úbytku po 2 (a tím i množsví kyslíku) v kapilární krvi než při hyperbarické oxygenoterapii a tím za normobarických podmínek je zajištěno zásobení menšího množství tkání (blíže ke kapiláře) kyslíkem, než za hyperbarických podmínek. S v O 2 (saturace venózní krve kyslíkem) při hyperbarické oxygenoterapii je vyšší (až 100%) proti S v O 2 při dýchání kyslíku za normobarických podmínek. U potápěčských nehod (AGE arteriální plynová embolie, DCS dekompresní nemoc) je účinkem léčby v barokomoře jednak působení zvýšeného tlaku (rekomprese) a tím zmenšení bublin vzniklých v průběhu výstupu (snižování tlaku a tím zvětšování objemu plynu v bublinách při výstupu), dalším účinkem je zvýšení vylučování inertního plynu z žilní krve plícemi při dýchání kyslíku (zvýšení tlakového rozdílu inertního plynu mezi žilní krví a plicními sklípky) a neméně důležité je i působení kyslíku pod vyšším tlakem a tím zlepšení okysličení tkání. 9

10 Léčba kyslíkem pod tlakem vyšším, než je tlak atmosférický, je prováděna v zařízení zvaném hyperbarická komora (barokomora). Barokomora je zařízení, ve kterém je možno dosáhnout přetlaku proti tlaku atmosférickému. Komora je tlakována vzduchem (21% O 2, 78% N 2 ), léčebný plyn (kyslík) je dýchán z masky. Toto je důležité z bezpečnostního hlediska, jelikož kyslík, zejména pod vysokým tlakem, významně ovlivňuje hoření. Proto by jeho koncentrace v atmosféře komory neměla přesáhnout 21%. Léčba jiných než potápěčských onemocnění je běžně prováděna v přetlaku 1,5 atm (15m), ponor trvá cca 1,5 hodiny. Potápěčská onemocnění mají své vlastní léčebné postupy v barokomoře. Základním postupem při léčbě potápěčských nemocí je sestup v barokomoře do 18 metrů, kde pacient začne dýchat 100% kyslík (tj. po 2 =2,8 ata). Poté se další postup řídí dle stavu pacienta. Diagnózy, u kterých je léčebná hyperbarická oxygenoterapie metodou první volby: - Otrava CO (oxidem uhelnatým) - AGE (arteriální plynová embolie) - DCS (dekompresní nemoc) U dalších onemocnění je hyperbarická oxygenoterapie považována za léčbu podpůrnou. Používá se u onemocnění jako např. infekce zejména anaerobními mikroorganismy, diabetická noha, bércový vřed, apalický syndrom, tinnitus, osteonekróza, atd. 10

11 4 Fyzika hyperbarických dějů V této kapitole uvádím základní charakteristiky plynů, jejich složení a chování při různých změnách (zde zejména změnách tlakových). 4.1 Tlak Tlak je definován jako působení definované síly (jednotka Newton N) na jednotku plochy (jednotka metr čtvereční m 2 ). Normální tlak při hladině moře je 101 kpa (1 atm). Pro měření tlaku jsou používány různé jednotky viz. Tab. 1. Tab. 1: Jenotky tlaku [Mathieu D et al., 2006] Vzduch Vzduch v atmosféře je směsice různých plynů. viz. Tab

12 Tab. 2: Složení vzduchu [Mathieu D et al., 2006] V hyperbarické praxi je dostačující mluvit o vzduchu jako o směsi kyslíku (21 %) a dusíku (79 %) zahrnuje i vzácné plyny. Zastoupení oxidu uhličitého je zanedbatelné (tento plyn je důležitý ve vydechovaném plynu, kde zabírá 4 %. Velmi variabilně jsou ve vzduchu zastoupeny vodní páry (závisí i na těplotě) při 37 C a 100 % relativní vlhkosti je parciální tlak vodních par 47 mmhg. 4.2 Zákony plynů Boylův zákon (Boyle-Mariottův) Součin tlaku a objemu daného váhového množství plynu je za dané teploty konstantní. p x V = konst., platí při T = konst. Obr. 1: Princip Boyl-Mariottova zákona [Mathieu D et al., 2006] Praktické využití: V dutinách s pevnými stěnami vyplněných plynem (samotná hyperbarická komora, dutiny v lidském těle středouší, VDN) je tento efekt patrný během komprese a dekomprese. Nejvíce patrný je tento jev mezi 1 barem a 1,5 bary (100 kpa 150 kpa), kde změny tlaku způsobují největší změny objemu. 12

13 4.2.2 Daltonův zákon Výsledný tlak směsi plynů je roven součtu parciálních tlaků jednotlivých plynů. P tot = p 1 + p p n p 1, p 2,...p n - parciáloní tlaky jednotlivých plynů Tento zákon umožňuje výpočet parciálního tlaku každého zastoupeného plynu v dané směsi. Praktické využití: Plyny (plynové směsi s určitým procentuálním zastoupením jednotlivých plynů), které nejsou toxické při dýchání v podmínkách atmosférického tlaku, se mohou stát toxickými při dýchání v hyperbarických podmínkách. Toto je způsobeno nárůstem parciálních tlaků, přestože procentuální zastoupení jednotlivých tlaků zůstává stejné. Např.: - vzduch za atmosférických podmínek (P tot = 1 atm): po 2 = 0,21 atm - vzduch za hyperbarických podmínek (např. P tot = 2 atm): po 2 = 0,42 atm Henryho zákon Množství plynu rozpuštěného v kapalině závisí přímo úměrně na tlaku plynu nad hladinou a faktoru rozpustnosti (v případě, že plyn nereaguje s rozpouštědlem). k x p/c = konst., platí při T = konst. k Henryho konstanta rozpustnosti plynu, p parciální tlak plynu nad kapalinou, C koncentrace plynu v kapalině Obr.: 2: Princip Henryho zákona [Mathieu D et al., 2006] 13

14 Praktické využití: Na tlaku závislá rozpustnost inertního plynu (např. dusíku) v tělesných tekutinách je klíčová pro vznik dekompresní nemoci (DCS) z důvodu hypersaturace tkání při snížení okolního tlaku (při poklesu okolního tlaku dojde ke snížení parciálního tlaku dusíku v okolí /nad kapalinou/ a aby bylo znovu dosaženo rovnováhy v kapalině a nad kapalinou, tak se plyn rozpuštěný ve tkáních z nich začne uvolňovat ve formě bublin plynu) Fickovy zákony - Difuse plynů Podle prvního Fickova zákona je rychlost difuse závislá na velikosti plochy, kde probíhá, na tloušťce bariéry (vzdálenosti) a na rozdílu parciálních tlaků na obou stranách membrány rychlost difuse plynu = (K x A x P)/D K konstanta, A plocha, přes kterou k difusi dochází, P rozdíl parciálních tlaků, D vzdálenost (tloušťka membrány) přes kterou difuse probíhá Podle druhého Fickova zákona je čas potřebný pro difusi závislý na velikosti molekul (menší molekuly, např. helia, difundují rychleji než molekuly větší). Praktické využití: Na různých místech lidského těla závisí parciální tlaky rozpuštěných plynů (např. kyslíku nebo dusíku) na difusi. Obr. 3: Difuse plynu přes membránu (vyrovnání parciálních tlaků daného plynu na obou stranách membrány) [ 14

15 5 Fysiologický efekt hyperbarického kyslíku 5.1 Fysiologický efekt hyperbarického kyslíku na jeho transport a tlaky ve tkáních Kyslík a jeho potřeba v organismu Kyslík je bezbarvý plyn bez chuti a zápachu. Vyskytuje se v molekule složené ze dvou atomů = O 2. Je druhou nejrozšířenější složkou zemské atmosféry (21 %). Spotřeba kyslíku tkáněmi lidského těla je přibližně 250 ml/minutu. Pro činnost buněk je rozhodující přítomnost dostatečného počtu molekul kyslíku především v mitochondriích. Zde rozhoduje o jeho množství jeho parciální tlak. Experimentálně bylo zjištěno, že mitochondrie jsou schopny produkovat potřebné množství ATP, když je parciální tlak kyslíku vyšší než 0,13 kpa (1 mmhg). Tato hodnota se nazývá kritickou tenzí kyslíku. Při tomto po 2 již mitochondrie trpí hypoxií a nejsou schopny produkovat potřebné množství ATP. Tkáňová tenze kyslíku Tenze kyslíku postupně klesá od vdechovaného vzduchu přes vzduch alveolární, krev arteriální a kapilární, dále přes intersticiální a intracelulární tekutiny až k místu jeho spotřeby v buňce (zejména mitochondrie). Za normobarických podmínek gradient parciálního tlaku kyslíku (tzv. kyslíková kaskáda) začíná na 21,2 kpa, tj. 159 mmhg (vdechovaný vzduch) a končí na 0,5-3 kpa, tj. 3,8 22,5 mmhg (mitochondrie). Obr. 4: Tenze kyslíku ve vzduchu a v organismu [Nečas E, 2007]. 15

16 Přestup kyslíku z alveolů do krevního řečiště probíhá difusí přes alveolo kapilární barieru. Za normobarických podmínek je většina kyslíku v krvi transportována ve vazbě na hemoglobin a jen malá část je rozpuštěna v krevní plasmě. Množství kyslíku rozpuštěného v krevní plasmě se řídí Henryho zákonem. Ale právě kyslík rozpuštěný v plasmě je schopen difundovat přes kapilární stěnu do intersticiální tekutiny a přes membránu buněk. Celkové množství kyslíku v arteriální krvi je: obsah O 2 = Hb - O 2 + O 2 rozpuštěný v krevní plasmě Ca O 2 = S a O 2 x konc Hb x 1,34 + 0,003 x pao 2 konc Hb koncentrace hemoglobinu (g/l), S a O 2 saturace arteriální krve kyslíkem, 1,34 Hüffnerovo číslo (vazebná kapacita hemoglobinu pro kyslík; 1 g Hb, když je plně saturován kyslíkem, váže 1,34 ml O 2 ), pao 2 parciální tlak kyslíku v arteriální krvi, 0,003 konstanta rozpustnosti kyslíku v plasmě Transport kyslíku z plic do tkání je zajišťován oběhovým systémem. Celkovou dodávku kyslíku (DO 2 ) tkáním je možno vyjádřit (při zanedbání kyslíku rozpuštěného v krevní plasmě, kterého je při normobarickém dýchání vzduchu minimum) rovnicí: dodávka O 2 = (Q x 1,34 x konc. Hb x S a O 2 ) + (0,003 x pao 2 ) Ve tkáních je tenze kyslíku velmi různorodá. Rozdíl je jednak mezi různými tkáněmi, ale také v rámci jedné tkáně s ohledem na její aktuální metabolickou aktivitu (nap. sval v klidu a při práci). Podle Fickova zákona je množství spotřebovaného kyslíku za jednotku času úměrné průtoku krve a množství kyslíku extrahovaném z krve tkáněmi (rozdíl v množství kyslíku v arteriální a venosní krvi). Kyslík difunduje z kapilár do tkání na různou vzdálenost. Tento jev je označován jako difusní kapacita (ml O 2 /kpa/min). Difusní kapacita je přímo úměrná velikosti povrchu kapilár perfundovaných krví, koeficientu difuse a nepřímo úměrná difusním vzdálenostem mezi dvěma kapilárami. Velmi důležitou roli v difusi kyslíku a tím i jeho spotřebě tkáněmi hraje tzv. kapilárně mitochondriální gradient tenze kyslíku, tzn. rozdíl parciálních tlaků mezi kapilárou a mitochondrií. 16

17 Možný výpočet difundujícího a spotřebovaného množství kyslíku v daném místě tkáně je: VO 2 = A x k x (po 2 kap po 2 mitoch) / l VO 2 spotřeba kyslíku, A velikost povrchu kapilár perfundovaných krví, k koeficient difuse, l poloviční vzdálenost mezi dvěma kapilárami. Dalším možným výpočtem spotřeby kyslíku tkáněmi je měření dodávky kyslíku tkáním, ale je nutno počítat se zbytkovou saturací hemoglobinu kyslíkem ve venosní krvi: V O2 = Q x 1,34 x konc Hb x (S a O 2 - S v O 2 ) S v O 2 - saturace venosní krve kyslíkem Za normálních okolností je spotřeba kyslíku nezávislá na jeho dodávce. To je zajištěno tím, že v klidu je dodávka kyslíku asi 2 x vyšší než je jeho spotřeba. Při omezení dodávky kyslíku po kritickou hranici již tato dodávka nestačí na pokrytí spotřeby kyslíku tkáněmi a ty začnou trpět hypoxií. Obr. 5: Kyslíkové gradienty v okolí kapiláry [Nečas E, 2006] Z toho vyplývá, že různé tkáně jsou různě ohroženy tkáňovou hypoxií. 17

18 Efekt hyperbarického kyslíku na jeho transport Hyperoxická vasokonstrikce Hyperoxická vasokonstrikce nezpůsobuje pokles dodávky kyslíku v dané tkáni, ale působí na redukci edému díky sníženému přestupu tekutin a makromolekulárních látek z krve do intersticia. Je velmi důležité, že tento typ vasokonstrikce se objevuje pouze ve tkáních s vysokým obsahem kyslíku a jejím úkolem je snížit riziko toxicity kyslíku a současně pomáhá redistribuci krve do tkání hypoperfundovaných. Ve tkáních hypoxických, kde v průběhu hyperbarické oxygenoterapie dosáhne kyslík normálních hodnot, k této vasokonstrikci nedochází. Tento efekt hyperbarického kyslíku se uplatňuje při léčbě kompartment syndromu stejně jako při léčbě otoku mozku nebo míchy. Efekt na srdeční výdej Je známo, že HBO působí bradykardii. Experimentálně byl zjištěn pokles srdečního výdeje v průběhu hyperbarické oxygenoterapie, na rozdíl od dýchání vzduchu v hyperbarickém prostředí, kde bylo pozorováno pouze malé snížení srdečního výdeje. Z uvedeného vyplývá, že hemodynamické změny v průběhu HBO terapie zahrnují: 1) snížení tepové frekvence (bradykardie), 2) zvýšení periferní rezistence (periferní vasokonstrikce), 3) zvýšení arteriálního krevního tlaku (z důvodu periferní vasokonstrikce) a 4) nezměněný nebo lehce snížený srdeční výdej. Zdá se, že všechny tyto změny jsou důsledkem působení vysokého tlaku kyslíku v periferních tkáních, což přímo působí vasokonstrikci periferních cév a současně nepřímo působí zapojení chemo- a baroreceptorů, stejně jako autonomního nervového systému. 5.2 Fysiologický efekt hyperbarického kyslíku na mikroorganismy a imunitní odpověď organismu Podle tolerance bakterií ke kyslíku je možné je rozdělit na: 1. striktní aeroby k životu nutně potřebují kyslík 2. mikroaerofily nejlépe žijí v koncentraci kyslíku nižší než 21 % 3. fakultativní anaeroby mohou žít v přítomnosti i v nepřítomnosti kyslíku (jejich metabolismus je založen jak na respiračních, tak i na fermentačních procesech) 18

19 4. anaeroby tolerující vzduch lépe se jim žije bez přítomnosti kyslíku, ale jsou schopné tolerovat kyslík 5. striktní anaeroby molekulární kyslík je pro ně toxický Efekt vyššího parciálního tlaku kyslíku na životaschopnost a růst bakterií HBO má bakteriostatický efekt na striktně anaerobní bakterie, jako např. na klostridie. Tento efekt je závislý na kmenu klostridií, tlaku kyslíku, délce jeho působení i na kultivačním médiu. Klidové formy spor anaerobů nejsou citlivé na přítomnost kyslíku. Jedním z nejvýznamnějších efektů hyperbarického kyslíku je inhibiční vliv HBO na produkci bakteriálních toxinů. Vysoké tlaky kyslíku mohou inhibovat nebo stimulovat množení fakultativních anaerobů nebo striktních aerobů. Většinou je účinek kyslíku ovlivněn i výškou parciálního jeho tlaku tak, že tlaky do 1,5 atm 100 % kyslíku stimulují, tlaky vyšší již inhibují růst aerobních bakterií. Mechanismus bakteriostatického a baktericidního působení molekul kyslíku je závislé na tvorbě a hromadění volných kyslíkových radikálů (se stoupající koncentrací kyslíku stoupá produkce kyslíkových radikálů) a také na enzymatické výbavě bakterií (enzymy eliminující tyto kyslíkové radikály např. superoxiddismutasa). Efekt vyššího parciálního tlaku kyslíku na imunitní reakci hostitelského organismu HBO kromě přímého účinku vysokého tlaku kyslíku na bakterie umožňuje také zefektivnění obranných mechanismů organismu zlepšením okysličení tkání. Funkcí fagocytujících buněk zejména polymorfonukleárů je pohltit, zničit a strávit mikroorganismy. Pohlcené bakterie jsou poškozovány baktericidním efektem volných kyslíkových radikálů. Fagocytosa je provázena výrazným zvýšením spotřeby molekul kyslíku, proto v prostředí s vyšším tlakem kyslíku je likvidace bakterií fagocytujícími buňkami účinnější. 19

20 Hypoxie a infekce Hypoxie je nejdůležitějším faktorem podílejícím se na omezené schopnosti organismu zabíjet bakterie. Je známo, že v centru ložiska infekce je výrazně sníženo množství kyslíku. Toto snížení je způsobeno jednak omezením lokální perfúze a současně zvýšením spotřeby kyslíku v místě infekce. To vysvětluje, proč ischemické defekty a tkáně jsou více ohroženy infekcí. Baktericidní účinek HBO je způsoben zvýšením množství kyslíku ve tkáních a tím zlepšení jejich obranyschopnosti. Ovlivnění účinku antibiotik vysokým tlakem kyslíku Role HBO na účinek aktivity antibiotik působí několika mechanismy: - zvýšení tlaku kyslíku v ischemických tkáních zlepšuje aktivitu antibiotik - inhibice některých reakcí účastnících se v biosynthese bakterií - prodloužení trvání post-antibiotického efektu - ovlivnění redox potenciálu bakterií (kombinováno se zvýšením produkce reaktivních molekul a snížením aktivity antimikrobiálních látek) 5.3 Fysiologický efekt hyperbarického kyslíku na hojení ran Klinickým pozorováním bylo zjištěno, že hyperbarická oxygenoterapie je efektivním nástrojem pro stimulaci hojení hypoxických a ischemických ran. Mezi nejdůležitější efekty oxygenoterapie patří stimulace proliferace a diferenciace fibroblastů, zvýšená tvorba a správné uspořádání kolagenu, potenciace neovasularizace a v neposlední řadě i podpora imunitní reakce leukocytů v boji proti infekci. Hypoxické rány jsou v prostředí hyperbarického kyslíku lépe zásobeny tímto plynem a to se projevuje lokálním zlepšením metabolismu a omezením vzniku edému. V průběhu hojení jsou novotvořené kapiláry stimulovány k růstu z oblastí s vysokou koncentrací kyslíku a nízkou koncentrací laktátu směrem k oblasti s hypoxií (nízkou koncentrací kyslíku) a acidosou (vysokou koncentrací laktátu). Hypoxie a acidosa (hromadění laktátu) vznikají v okrajových oblastech ran a migrace reparativních buněk je dána jejich koncentračním gradientem. Bylo zjištěno, že acidosa (nahromaděný 20

21 laktát) je spolu s hypoxií jedním z nejvýznamnějších faktorů ovlivňujících hojení. Nahromaděný laktát stimuluje syntesu kolagenu a angiogenesu, t.j. dvě nejdůležitější komponenty při hojení ran. Syntesu kolagenu a jeho uspořádání (jeho pevnost) ovlivňuje kromě laktátu i přítomnost molekulárního kyslíku. Ten se v případě místního poškození cévního systému (a tím chronického nedostatku molekulárního kyslíku v místě poškození) může dostat do poškozené oblasti díky zvýšení jeho parciálního tlaku v průběhu hyperbarické oxygenoterapie. 21

22 6 Indikace hyperbarické oxygenoterapie Evropská komise hyperbarické medicíny (European Commitee of Hyperbaric Medicine ECHM) se ve Francii v Lille usnesla na seznamu indikací pro hyperbarickou oxygenoterapii tzv. Lilleský konsensus (poslední konference se konala v roce 2004). Podle míry doporučení jsou jednotlivé diagnosy rozděleny do 4 skupin. Typ I zahrnuje onemocnění, u kterých je hyperbarická oxygenoterapie velmi silně doporučena, tzn. HBO je důležitá pro konečný výsledek léčby, Typ II jsou onemocnění, kde je HBO doporučena, kdy výsledek léčby je HBO positivně ovlivněn, Typ III zahrnuje onemocnění, kde HBO je považována za léčbu doplňkovou. Poslední skupinou jsou tzv. Ostatní indikace, kde najdeme onemocnění, u kterých positivní účinek HBO nebyl potvrzen. Seznam indikací HBO (Lille, prosinec 2004): Typ I: 1. Otrava CO 2. Crush syndrom 3. Prevence osteoradionekrosy po extrakci zubu 4. Osteoradionekrosa (mandibuly) 5. Radionekrosa měkkých tkání (cystitis) 6. Dekompresní nemoc 7. Plynová embolie 8. Infekce anaerobními nebo smíšenými mikroorganismy Typ II: 1. Diabetická noha 2. Komplikované kožní plastiky a plastiky muskuloskeletálními laloky 3. Osteoradionekrsoa (ostatní kosti) 4. Zářením indukovaná proktitis/enteritis 5. Zářením indukované poškození měkkých tkání 6. Chirurgické výkony a implantace v ozařované oblasti (preventivní opatření) 7. Náhlá hluchota 8. Ischemické vředy 9. Refrakterní chronická osteomyelitis 10. Neuroblastom 4. stupně 22

23 Typ III: 1. Postanoxická encefalopatie 2. Radionekrosa laryngu 3. Zářením indukované poškození CNS 4. Reperfusní syndrom 5. Reimplantace končetiny 6. Popáleniny 2. stupně na více než 20 % povrchu těla 7. Akutní ischemické oftalmologické příhody 8. Vybrané nehojící se rány sekundárně zánětlivé 9. Pneumatosis cystoides intestinalis Ostatní indikace: 1. Mediastinitis po sternotomii 2. Cévní mozková příhoda 3. Srpkovitá anemie 4. Maligní otitis externa 5. Akutní infarkt myokardu 6. Nekrosa hlavice femuru 7. Retinitis pigmentosa 8. Tinnitus 9. Intersticiální cystitis 10. Bellova obrna n. VII 11. Mozková obrna 12. Roztroušená sklerosa 13. Fetoplacentální insuficience 23

24 7 Léčba 7.1 Technické zázemí Léčba se provádí v hyperbarické komoře. Krom komory je zapotřebí zdroj plnícího a dýchacího media. K plnění komory se používá buď vzduch nebo kyslík, k dýchání se používá kyslík nebo jiný dýchací plyn (nitrox, heliox, trimix) Hyperbarické komory Dělení komor: a) podle velikosti jednomístné - vícemístné b) podle typu plnícího média vzduchem plněné kyslíkové c) podle přítomnosti předkomory - bez předkomory (uni-lock) s předkomorou (double-lock) d) podle mobility stacionární mobilní - transportní většinou jedno nebo dvojmístné bez předkomory, které je možné přenášet i s pacientem a připojit je k jiné mobilní nebo stacionární komoře k provedení definitivní léčby. 24

25 Obr. 6: Schéma hyperbarické komory [US Navy Diving manual] 25

26 7.1.2 Zdroje vzduchu K použítí je zapotřebí tzv. lékopisný vzduch což je vzduch připravený kompresí a čištěním vzduchu s definovaným maximálním množstvím vlhkosti, maximálního množství CO a CO 2 a množství uhlovodíků a pevných částic určité velikosti. Systém plnění může být buď vysokotlaký nebo nízkotlaký. Vysokotlaký systém je takový, kdy se vzduch komprimuje do lahví o tlaku 200 nebo 300 atm, lahve se spojují do kaskád a baterií, ze kterých je vzduch přes redukční ventil vpouštěn do komory. Nízkotlaký systém je systém tlakování zásobníků vzduchu na tlak do 15 atm kompresory s úpravou vzduchu pomocí odstraňování vlhkosti odlučováním a vymražováním s následným sušením na molekulárních sítech. Zde se dosahuje rosného bodu kolem -45 stupňů celsia. Suchý vzduch se filtruje přes aktivní uhlí, kde se odstraní stopy oleje a veškeré látky, které by mohly způsobit zápach ve vzduchu. Systém nízkotlaký se používá především u stacionárních vícemístných komor, kdy vysokotlaké lahve slouží jako nouzová zásoba vzduchu. Vysokotlaký systém je používán zejména u mobilních a transportních komor. Syntetický vzduch což je uměle připravovaná směs kyslíku a dusiku z jednotlivých plynů se pro plnění komor prakticky nepoužívá Zdroje kyslíku Jako zdroj kyslíku je možné používat jednak svazky a baterie tlakových kyslíkových lahví nebo se používají odpařovače kapalného kyslíku, který je umístěn ve speciálních nádobách-termoskách. Kyslík je k dýchacím automatikám přiváděn s tlakem kolem 8-10 atmosfér. Kyslíkové lahve se používají především u mobilních zařízení, odpařovače tekutého kyslíku u komor stacionárních. Podobně se z lahví používá i jiný namíchaný dýchací plyn ve směsi kyslík a dusík o vyšší koncentraci kyslíku (nitrox) nebo směs kyslíku s heliem a dusíkem (trimix) či kyslík s heliem (heliox). 26

27 7.2 Medicínské aspekty HBO terapie musí být vždy prováděna s ohledem na klinický stav pacienta. Je proto nutné individuálně posoudit: 1) zda jde o onemocnění indikované k terapii hyperbarickým kyslíkem 2) rizika HBO terapie - vyšetření pacienta včetně jeho anamnézy a klinického vyšetření k odhalení kontraindikace HBO 3) základní péči o pacienta - zejména u kriticky nemocných pacientů, by neměla být přerušována nebo odkládána z důvodu HBO 4) HBO protokoly se mohou výrazně lišit výše přetlaku, léčebné plyny (čistý kyslík, směsi plynů jako nitrox nebo heliox), délka expozice, opakování a celkový počet expozic; HBO terapie může být jedinou použitou léčebnou metodou nebo může být součástí multidisciplinární léčby pacienta Před začátkem léčby hyperbarickým kyslíkem je nutné podrobné vyšetření pacienta. Toto vyšetření by mělo zahrnovat anamnézu pacienta (vyloučení kontraindikace HBO terapie) a samozřejmě pečlivé klinické vyšetření, zahrnující vyšetření nosu a krku, vyšetření otoskopické, poslech a RTG vyšetření plic (odhalení pneumothoraxu nebo bul) a event. funkční testy plic. Dalším velmi důležitým úkonem před zahájením první expozice v barokomoře je instruování pacienta o technikách vyrovnávání tlaku ve středoušní dutině.bezpečnostní instrukce týkající se rizika požáru v barokomoře (syntetické oblečení a zakázané předměty zapalovače, ohřívací předměty atd.) musí být podány před každým ponorem v barokomoře. 7.3 Vedlejší účinky HBO terapie Vedlejší účinky léčby hyperbarickým kyslíkem jsou známy. Každá ze 3 částí ponoru (komprese, isokomprese a dekomprese) mé své specifické vedlejší účinky a rizika. Během komprese představuje největší riziko barotrauma středního ucha, vnitřního ucha a vedlejších dutin nosních z podtlaku. Tato rizika mohou být minimalizována řádným poučením pacienta o technikách přerovnávání tlaku ve středouší (např. polykání, 27