אי ספיקת נשימה: גורמים ופתוגנזה

אי ספיקת נשימה היא מצב שבו מערכת הנשימה אינה מסוגלת לספק חמצון תקין בדם, סילוק תקין של פחמן דו-חמצני, או שניהם בו זמנית. באופן מעשי, משמעות הדבר היא שחילוף גזים נפגע: אין אספקת חמצן מספקת, אין סילוק מספיק של פחמן דו-חמצני, או ששני המנגנונים נפגעים. [1]

היגיון קליני מודרני מחלק לעתים קרובות אי ספיקת נשימה לסוג 1 (היפוקסמי), סוג 2 (היפרקפני) ואי ספיקת נשימה מעורבת. סוג 1 הוא בעיקר בעיה עם חמצן, סוג 2 הוא בעיקר בעיה עם פחמן דו-חמצני עקב אוורור מופחת, ואי ספיקת נשימה מעורבת משלבת את שתי הבעיות ומתרחשת במצבים חמורים ונרחבים. [2]

נקודת מבט שימושית נוספת היא "היכן דברים משתבשים". יש "כשל חמצון", כאשר הריאות אינן יכולות להעביר חמצן לדם כראוי, ויש "כשל אוורור", כאשר משאבת הנשימה אינה מספקת את נפח חילופי האוויר הנדרש ופחמן דו-חמצני מצטבר. שני כשלים אלה מתקיימים לעתים קרובות יחד, אך הפרדה ביניהם מסייעת להסביר את התסמינים והסיכונים. [3]

בהתבסס על זמן ההתפתחות, אי ספיקת נשימה מסווגת כחריפה או כרונית. אי ספיקת נשימה חריפה מתפתחת במהירות ומסוכנת עקב הידרדרות חדה בחילוף הגזים. אי ספיקת נשימה כרונית מתפתחת בהדרגה, כאשר הגוף מסתגל חלקית. עם זאת, מחיר ההסתגלות הוא עומס יתר על הלב וכלי הדם הריאתיים, הפרעות שינה וירידה בסבילות למאמץ גופני. [4]

טבלה 1. סיווג מעשי של אי ספיקת נשימה

סִימָן	אפשרויות	משמעות קלינית
לפי ההפרה המובילה	היפוקסמיה סוג 1, היפרקפנית סוג 2, מעורבת	מצביע על המנגנון הבסיסי והסיכון לסיבוכים
לפי "מיקום גרירה"	כשל חמצון, כשל אוורור	עוזר להבין מה לטפל קודם
לפי הזמן	אקוטי, כרוני, אקוטי על רקע כרוני	משפיע על הדחיפות וההסתגלות הצפויה של הגוף
בִּגלַל	רקמת ריאה, דרכי נשימה, כלי דם ריאתיים, משאבת נשימה, ויסות נשימה, סביבה חיצונית	מקל על מציאת מקור הבעיה

[5]

פתוגנזה של היפוקסמיה: מדוע רמות החמצן יורדות

היפוקסמיה מתרחשת כאשר חמצן מועבר בצורה גרועה מהנאדיות לדם או כאשר הריאות מקבלות אוויר ודם בצורה לא מסונכרנת. הסיבה הנפוצה ביותר לאי ספיקת נשימה מסוג 1 היא חוסר התאמה בין אוורור לזרימת דם, כאשר חלק מהנאדיות מאווררות פחות טוב מאשר הן זורמות, או להיפך. [6]

הצורה הקיצונית ביותר של אי-התאמה היא שאנט, כאשר הדם עובר דרך הריאות אך אינו מקבל חמצן מכיוון שהנאדיות מלאות בנוזל, בהפרשות דלקתיות, או שקרסו. זו הסיבה שבמקרים של דלקת ריאות קשה, בצקת ריאות או תסמונת מצוקה נשימתית חריפה, החמצן עלול לא לעלות מספיק גם עם אספקת חמצן גבוהה. [7]

מנגנון נוסף הוא הגבלת דיפוזיה, כאשר קרום הנימים האלוואולרי מתעבה או ששטח העבודה שלו מצטמצם. זה אופייני למספר מחלות ריאה אינטרסטיציאליות ולסוגים מסוימים של נגעים אלוואולריים, שבהם קשה יותר לגז לחצות את ה"מחסום" בין אוויר לדם. [8]

ישנן גם סיבות חוץ-ריאתיות להיפוקסמיה: רמות חמצן נמוכות באוויר הנשאף (לדוגמה, בגובה) או אספקת חמצן לקויה לרקמות באנמיה קשה והלם. במקרים כאלה, הריאות עשויות להיות "בריאות" יחסית, אך הרקמות עדיין חסרות חמצן עקב אספקת חמצן או זרימת דם לא מספקת. [9]

טבלה 2. מנגנונים עיקריים של היפוקסמיה ודוגמאות אופייניות

מַנגָנוֹן	מה קורה	דוגמאות נפוצות
אי התאמה בין אוורור לזרימת דם	אוויר ודם "בשלב מסוים" חסרים זה את זה	החמרה של מחלת ריאות חסימתית כרונית, אסתמה, אטלקטזיס חלקי
שאנט	הדם עובר דרך הנאדיות ה"עובדות"	דלקת ריאות, בצקת ריאות, תסמונת מצוקה נשימתית חריפה
מגבלת דיפוזיה	חמצן לא עובר טוב דרך הממברנה.	מחלות ריאה אינטרסטיציאליות, פיברוזיס חמור
תכולת חמצן נמוכה באוויר בשאיפה	האוויר הנכנס לריאות "דל בחמצן"	גבהים, חללים סגורים עם אוורור לקוי
אספקת חמצן מופחתת	יש בו מעט דם או מעט חמצן	הלם, אנמיה קשה

[10]

פתוגנזה של היפרקפניה: מדוע מצטבר פחמן דו-חמצני

אי ספיקת נשימה היפרקפנית מתרחשת כאשר הגוף אינו מסוגל להסיר פחמן דו-חמצני. המנגנון העיקרי הוא היפוונטילציה אלוואולרית, שהיא נפח חילוף אוויר לא מספק יחסית להיווצרות פחמן דו-חמצני ברקמות. [11]

היפוונטילציה אלוואולרית קשורה לעיתים קרובות ל"כשל משאבת הנשימה": דיכוי נשימתי עקב תרופות, חולשת שרירי נשימה עקב מחלות נוירולוגיות, השמנת יתר חמורה עם היפוונטילציה, עיוותים בדופן בית החזה וחסימה חמורה של דרכי הנשימה עקב מחלת ריאות חסימתית כרונית ואסטמה. בכל המצבים הללו, האוויר אינו עובר או שה"משאבה" אינה יכולה לשמור על התפקוד הנדרש. [12]

המנגנון השני של היפרקפניה הוא עלייה במרחב המת התפקודי, כאשר חלק מהאוויר הנשאף אינו מעורב בחילוף גזים: יש אוויר, אך יש זרימת דם מועטה בקרבת מקום. זה קורה, למשל, עם תסחיף ריאתי מסיבי או במקרים חמורים של אי התאמה בין אוורור לזרימת דם. כתוצאה מכך, האוורור הופך ל"לא יעיל" בסילוק פחמן דו-חמצני. [13]

בעיה קלינית נפרדת היא היפרקפניה בחולים עם מחלת ריאות חסימתית כרונית עם אספקת חמצן מוגזמת. אצל חלק מהחולים, חמצון מוגזם מחמיר את חוסר ההתאמה בין אוורור לזרימת דם ויכול להעלות את רמות הפחמן הדו-חמצני, ולכן ההנחיות מדגישות אספקת חמצן מבוקרת עם טווחי רוויה יעד. [14]

טבלה 3. המנגנונים העיקריים של היפרקפניה ומה גורם לה

מַנגָנוֹן	הסיבה המרכזית	דוגמאות קליניות אופייניות
היפוונטילציה אלוואולרית	תפקוד לא מספק של משאבת הנשימה	דיכוי נשימתי עקב תרופות הרגעה, מחלות עצב-שריריות, חסימה חמורה
גידול של שטח מת	יש אוורור, אבל זרימת דם מועטה.	תסחיף ריאתי, פתולוגיה חמורה של כלי דם ריאתיים
עייפות של שרירי הנשימה	נשימה הופכת ליקרה	אסתמה קשה, החמרה של מחלת ריאות חסימתית כרונית
היפרקפניה "הנגרמת על ידי חמצן" אצל חלק מהחולים	אי התאמה מוגברת בין אוורור לזרימת אוויר, אפקט הלדיין	מחלת ריאות חסימתית כרונית עם טיפול בחמצן בלתי מבוקר

[15]

גורמים: היכן בדיוק מתרחשת "התמוטטות" הנשימה?

הגורמים לאי ספיקת נשימה מקובצים בנוחות לפי רמת הנזק. הקבוצה העיקרית הראשונה היא מחלות של רקמת הריאה והנאדיות הפוגעות בחמצון: דלקת ריאות, בצקת ריאות קרדיוגנית ולא קרדיוגנית, תסמונת מצוקה נשימתית חריפה ודימום אלוואולרי. כאן, המנגנון המוביל הוא בדרך כלל שאנט וחוסר התאמה חמור בין אוורור לזרימת דם. [16]

החסימה השנייה היא מחלות נשימה המגבילות את זרימת האוויר: אסתמה, מחלת ריאות חסימתית כרונית, חסימה בדרכי הנשימה העליונות ופקקי ריר מסיביים. היפוקסמיה והיפרקפניה משולבות לעיתים קרובות כאן, מכיוון שהן האוורור והן פיזור האוויר ברחבי הריאות נפגעים. [17]

הבלוק השלישי הוא מחלות של כלי הדם הריאתיים ומערכת הדם: תסחיף ריאתי, יתר לחץ דם ריאתי חמור, ומצבים עם ירידה חדה בתפוקת הלב. בתרחישים אלה, חילוף הגזים נפגע עקב ירידה בפרפוזיה של חלק מהריאה וגידול בשטח המת, והיפוקסיה ברקמות עלולה להחמיר עקב זרימת דם לא מספקת. [18]

הבלוק הרביעי הוא "משאבת הנשימה": ויסות מרכזי של נשימה, עצבים היקפיים, שרירי נשימה ודופן בית החזה. זה כולל דיכוי נשימתי הנגרם מתרופות, שבץ מוחי והפרעות אחרות במערכת העצבים המרכזית, מיאסטניה, תסמונת גילן-בארה, טראומה בחזה ועיוותים חמורים. היפרקפניה עקב היפנוונטילציה שכיחה יותר בקבוצה זו. [19]

טבלה 4. גורמים לפי רמת הנזק וסוג מוביל של אי ספיקת נשימה

רמת הבעיה	דוגמאות לסיבות	מה שולט לעתים קרובות יותר?
נאדיות ואינטרסטיציום	דלקת ריאות, בצקת ריאות, תסמונת מצוקה נשימתית חריפה, פיברוזיס	היפוקסמיה מסוג 1
דרכי הנשימה	אסטמה, מחלת ריאות חסימתית כרונית, חסימה בדרכי הנשימה העליונות	מעורב לעתים קרובות
כלי דם ריאתיים ומחזור הדם	תסחיף ריאתי, יתר לחץ דם ריאתי חמור	היפוקסמיה עם עלייה בשטח המת, לעיתים היפרקפניה
משאבת נשימה	דיכוי נשימתי הנגרם מתרופות, מחלות עצב-שריריות, טראומה בחזה	היפרקפני סוג 2

[20]

אקוטי, כרוני, ואקוטי על רקע כרוני: כיצד הפתוגנזה משתנה

אי ספיקת נשימה חריפה מתפתחת במהירות, כך שלמנגנוני פיצוי אין זמן להסתגל. עם שאנט פתאומי או אי התאמה מסיבית בין אוורור לזרימת אוויר, רמות החמצן בדם יורדות בחדות, מה שמוביל לקוצר נשימה, טכיקרדיה, חרדה, ובמקרים חמורים, בלבול וסיכון לדום נשימתי. [21]

אי ספיקת נשימה כרונית מתפתחת בהדרגה, והגוף מסתגל: הכליות שומרות על ביקרבונט כדי לפצות על חמצת נשימתית במהלך היפרקפניה, העומס על הצד הימני של הלב עולה, וויסות הנשימה משתנה. זו הסיבה שחלק מהחולים עם היפרקפניה כרונית עשויים לחוות בריאות "נסבלת" יחסית עד להתרחשות דה-קומפנסציה. [22]

התרחיש "אקוטי על כרוני" אופייני במיוחד להחמרות של מחלת ריאות חסימתית כרונית: בתחילה, עתודות מופחתות משולבות עם גורם נוסף (זיהום, ברונכוספזם, עומס יתר של נוזלים), ולאחר מכן גם היפוקסמיה וגם היפרקפניה גוברים במהירות. ההנחיות מדגישות את תפקיד האוורור הלא פולשני כאופן התמיכה האוורור הראשון בהיעדר התוויות נגד מוחלטות. [23]

פרט מעשי נפרד עבור מצבים כרוניים הוא ניטור חמצן. עבור רוב החולים במחלה אקוטית, טווחי הרוויה היעד גבוהים יותר, אך עבור חולים הנמצאים בסיכון לאי ספיקת נשימה היפרקפנית, מומלץ טווחי יעד נמוכים יותר לפני נטילת גזי דם כדי למנוע עלייה בפחמן דו-חמצני. [24]

טבלה 5. אי ספיקת נשימה חריפה וכרונית: הבדלים עיקריים בפתוגנזה

סִימָן	חַד	כְּרוֹנִי
מהירות הפיתוח	שעות או ימים	שבועות, חודשים, שנים
הסתגלות הכליות לפחמן דו-חמצני	בדרך כלל אין זמן	מתבטא לעתים קרובות
סיכון להידרדרות מהירה של ההכרה והנשימה	גָבוֹהַ	מתחת לפירוק
דוגמה אופיינית	תסמונת מצוקה נשימתית חריפה, דלקת ריאות קשה	מחלת ריאות חסימתית כרונית, מחלת ריאות אינטרסטיציאלית
"אקוטי על רקע כרוני"	אפשרי, מסוכן	תרחיש נפוץ של דה-קומפנסציה

[25]

תרחישים פתוגניים ספציפיים שחשוב להבין

תסמונת מצוקה נשימתית חריפה היא דוגמה פרדיגמטית לאי ספיקת נשימה היפוקסמית חמורה, שבה המנגנון העיקרי הוא שאנטינג על רקע נזק דלקתי מפושט לנאדיות והצטברות נוזלים במרחבי האוויר. הסיווג הבינלאומי של ברלין מגדיר את המצב על סמך תזמון, מאפיינים רדיוגרפיים, מקור הבצקת ומידת ההיפוקסמיה. [26]

תסחיף ריאתי הוא דוגמה למצב שבו האוורור עשוי להישמר, אך הפרפוזיה בחלק מהריאות יורדת בחדות, מה שיוצר "אוורור ריק" ומגדיל את השטח המת. התוצאה היא היפוקסמיה עקב חוסר התאמה חמור בין אוורור ופרפוזיה, לעיתים עם היפרקפניה במקרים חמורים ועייפות שרירי הנשימה. [27]

החמרה של מחלת ריאות חסימתית כרונית יוצרת לעיתים קרובות תמונה מעורבת: אוויר נפלט בצורה גרועה מהריאות, נפח האוויר הכלוא עולה, עבודת הנשימה גוברת, השרירים מתעייפים, ומתפתחות היפוונטילציה והיפרקפניה. לכן, המנגנון המרכזי כאן הוא כשל באוורור עקב חסימה והידרדרות משנית בחמצון. [28]

לבסוף, אפילו טיפול נכון בחמצן דורש הבנה של המנגנונים הבסיסיים: בחולים הנמצאים בסיכון לאי ספיקת נשימה היפרקפנית, המטרה היא להבטיח חמצון מספק ללא היפראוקסיה מוגזמת, אשר אצל חלק מהחולים פוגעת בסילוק פחמן דו-חמצני. זו הסיבה שההנחיות קובעות טווחי רוויה ספציפיים לקבוצות אלו ומדגישות את הצורך בניטור גזי דם. [29]

טבלה 6. תרחיש ומנגנון מוביל של אי ספיקת נשימה

תַרחִישׁ	מה נשבר קודם?	מנגנון דומיננטי
תסמונת מצוקה נשימתית חריפה	חִמצוּן	מילוי מפושט ומילוי מפושט של הנאדיות
דלקת ריאות קשה, בצקת ריאות	חִמצוּן	אי התאמה בין שאנט ופרפוזיה לאוורור
תסחיף ריאתי	יעילות אוורור	מרחב מת מוגבר וחוסר התאמה בין אוורור לזרימת דם
החמרה של מחלת ריאות חסימתית כרונית	אוורור	חסימה, עייפות שרירי נשימה, היפנוונטילציה
חולשה עצבית-שרירית, דיכוי נשימתי	אוורור	היפוונטילציה

[30]