Informace pro odbornou veřejnost
Teoretické základy – fyzikální zákony, patofyziologické principy hyperbaroxie
Nejdůležitější veličinou, se kterou se v hyperbaroxii setkáváme, je tlak. Lze jej definovat jako účinek síly, působící na jednotku plochy. Hlavní jednotkou tlaku je 1 Pa (Pascal). Člověk je ve svém životním prostředí vystaven tlaku okolního prostředí. Normální tlak při hladině moře je 101 kPa. HBO využívá prakticky fyzikálních zákonů, které platí pro plyny a tekutiny:
- Pascalův zákon – tlak v plynech a tekutinách se šíří rovnoměrně všemi směry
- Boyle-Mariottův zákon – součin tlaku a objemu daného váhového množství plynu je za dané teploty konstantní
- Daltonův zákon – výsledný tlak směsi plynů je roven součtu parciálních tlaků jednotlivých plynů
- Henryho zákon – množství plynu rozpuštěného v kapalině závisí přímo úměrně na tlaku plynu nad hladinou a faktoru rozpustnosti
- Polytropický děj – vyznačuje se menší změnou teploty – při stlačování či rozpínání plynu dochází k výměně tepla s okolím
- Adiabatický děj – při stlačování či rozpínání plynu nedochází k výměně tepla s okolím (dokonalá tepelná izolace), nebo děj proběhne tak rychle, že se výměna tepla s okolím nestačí uskutečnit
Při adiabatické dekompresi (Joule-Thompsonův efekt) se vzduch v hyperbarické komoře ochlazuje, stoupá relativní vlhkost, za extrémních podmínek a absenci účinné klimatizační jednotky s dosažením tzv. rosného bodu (dosažením 100% relativní vlhkosti a kondenzací přebytečné vody ve formě kapiček mlhy).
Principy léčby v hyperbarickém prostředí
Samotné účinky vyšších tlaků při hyperbaroxii se projevují v oblasti stlačitelnosti plynů, jejich rozpustnosti a difúzi v tělesných tekutinách a změně jejich fyzikálně-chemického chování při vyšších parciálních tlacích. Existují 2 základní patofyziologické principy hyperbaroxie. První z nich spočívá v mechanickém efektu, spočívajícím v redukci velikosti bublin u pacientů s různými formami dekompresní nemoci či vzduchové embolie. Druhý je způsoben mnohonásobným zvýšením parciálního tlaku kyslíku ve tkáních s prodloužením jeho difúzní vzdálenosti, zvýšením množství fyzikálně rozpuštěného kyslíku v plazmě (viz výše) a transportem do tkání postižených ischémií a hypoxií.
Specifické vlastnosti HBO
Podání kyslíku za podmínek vyššího atmosférického tlaku však neznamená pouze aplikaci „většího množství substrátu“ ve srovnání s podáním za normálního atmosférického tlaku, jak je často nesprávně chápáno, ale HBO má mnoho jedinečných a jinou medikací či lékařskou metodou nenahraditelných efektů včetně signálního efektu vůči DNA (transkripce) s ovlivněním mnoha buněčných procesů (exprese hormonů, enzymů, faktorů, upregulace receptorů). Bylo zjištěno, že během 24 hodin po aplikaci HBO dochází k významnému ovlivnění více než 8100 genů, přičemž upregulovány jsou antioxidační, protektivní (hemoxygenáza 1, proteiny tepelného šoku – HSP), protizánětlivé geny a geny pro růstové a reparační faktory a hormony, zatímco geny prozánětlivé a apoptotické geny jsou downregulovány. Hyperbarická hyperoxie přináší několik desítek efektů a změn nejen v oblasti transportu a metabolismu kyslíku, ale také na kardiovaskulární, respirační, neurologické, metabolicko-biochemické, imunitní a enzymatické úrovni. Dochází k vasokonstrikci cév, snížení krevního průtoku a snížení otoku. Je stimulována neovaskularizace, stimulace fibroblastové proliferace a tkáňové reparace, produkce kolagenu, posílení a urychlení granulace, epitelizace, urychlení demarkace mezi nekrotickou a živou tkání, což vede k urychlenému hojení problematických ran. Byly popsány četné efekty hyperoxie a hyperoxygenace ve vztahu k infekci a systémové zánětlivé odpovědi. HBO má vliv na metabolismus mikrobů především díky produkci reaktivních kyslíkových substancí. Je zesílen „respirační burst“ leukocytů, tedy prudké zvýšení spotřeby kyslíku s produkcí reaktivních kyslíkových substancí a následným usmrcením fagocytovaných baktérií, čímž se zlepšuje proces fagocytózy a obranyschopnost organismu. Adekvátní parciální tlak kyslíku je primární pro efekt některých antimikrobiálních látek. Byl popsán synergický efekt s působením některých antibiotik (např. aminoglykosidy, sulfonamidy), baktericidní efekt vůči striktním anaerobním bakteriím, zastavení tvorby alfa toxinu bakterie Clostridium perfringens apod. HBO způsobuje down-regulaci prozánětlivých cytokinů. Dochází k snížení vzájemné interakce aktivovaných polymorfonukleárů s endotelem kapilár downregulací adhezivních molekul CD11 a CD18 a adhezivních molekul endotelu typu ICAM-1 a P-Selektinu.
Kontraindikace, rizika a nežádoucí účinky
Kontraindikace
Kontraindikace k HBO je obecně definována jako stav, který znemožňuje bezpečné provedení léčby, eventuálně by jejím provedením za jistých okolností mohlo dojít ke zhoršení zdravotního stavu pacienta, až s následkem smrti. Rozdělení na absolutní a relativní může být velmi zavádějící, protože kontraindikace je v některých případech nutno hodnotit individuálně a s ohledem na indikaci a urgentnost léčby je vždy nutné zvažovat poměr přínosu léčby a rizika z ní plynoucího. Jako příklad lze uvést, že katarální zánět horních dýchacích cest pravděpodobně bude znamenat v danou chvíli kontraindikaci s odložením léčby HBO v řádu 10 dnů, pokud indikací k aplikaci HBO bude měsíce trvající obtížně se hojící chronický kožní defekt či jiný stav, kde nebude hrozit nebezpečí z prodlení. V kontrastu s tím by léčba HBO u závažného život ohrožujícího stavu (např. u dekompresní choroby, vzduchové embolie či těžké intoxikace CO)mměla být realizována po provedení příslušných preventivních a léčebných opatření (oboustranná paracentéza v režii specialisty ORL).
- neošetřený pneumothorax
- někdy uváděný jako jediná absolutní kontraindikace
- během expozice (zejména během dekomprese na konci terapie) hrozí vývoj tenzního PNO
- dlouhodobá léčba některými léky
- kardiotoxická cytostatika (doxorubicin)
- cis-platina – interferuje se syntézou DNA, zhoršuje fibroproliferaci a syntézu kolagenu- cytotoxický efekt platiny na tkáně, zhoršené hojení ran apod.
- disulfiram (Antabus), který blokuje tvorbu enzymatického antioxidačního systému superoxiddismuttázy (vysoká toxicita O2 radikálů)
- neomycin – mnoho literárních údajů o vývoji příznaků plicní toxicity (těžká intersticiální pneumonitida) v souvislosti s vyšší koncentrací kyslíku
- akutní infekt HCD, akutní sinusitida, neprůchodnost paranazálních dutin či Eustachovy trubice
- těžké ušní afekce či operace v anamnéze, otoskleróza (bolesti hlavy, uší při nemožnosti vyrovnat tlakový gradient mezi jednotlivými dutinami) – problém u náhrad kostního vedení – může dojít k dislokaci náhrady s poškozením sluchu, pokud je HBO jednoznačně indikována, je možné provedení paracentézy a event. zavedení sluchové trubičky (stipuly)
- těžké astma bronchiale, chronická obstrukční choroba s emfyzémem a vyšším parciálním tlakem oxidu uhličitého v krvi
- klaustrofobie, křečové onemocnění v anamnéze
- resekční výkony na plicích
- zlomenina báze lební s únikem mozkomíšního moku
- vysoký krevní tlak
Vzrůstá počet pacientů léčených v HBO, kteří mají implantovaný kardiostimulátor (KS) nebo kardiostimulátor-defibrilátor (ICD). Tyto přístroje by měly být testovány dle technické normy ČSN EN 45502-1 (dle které musí přístroje odolat po dobu 1 hodiny absolutním tlakům 70 kPa až 150 kPa). Jelikož je při HBO používán vyšší atmosférický tlak, zpravidla 2.0-2.8 ATA (200-280 kPa, 10–18 metrů pod vodní hladinou), je nutno postupovat přísně individuálně. V okamžiku rozhodnutí v akutní i chronické indikaci k HBO by mělo být známo, jaký model přístroje má pacient v těle implantovaný. Velmi často pacienti u sebe nemají legitimaci přístroje a ani indikující ošetřující lékař, ani rodina nezná typ implantovaného stimulátoru. Ke zjištění typu přístroje může pomoci RTG v předozadní projekci se zaměřením a zvětšením v oblasti stimulátoru. Současné přístroje jsou označeny tzv. X ray symbolem, podle kterého lze zjistit, o který typ přístroje se jedná (např. kardiostimulátory Evia a Effecta společnosti Biotronik jsou označeny kódem BIO SF). Dle recentních informací zjištěných u výrobců techniky či distributorů chybí jednoznačné vyjádření k možnosti aplikace HBO při zvýšeném atmosférickém tlaku 2.0-2.8 ATA u následujících typů přístrojů: Altru, Teligen, Cognis (výrobce Guidant, CPI), u všech typů přístrojů Medico Italia a dále u některých přístrojů firmy Biotronik vyrobených po roce 2014.
Komplikace, nežádoucí účinky, toxické účinky O2
Léčba hyperbarickým kyslíkem je obecně považována za bezpečnou léčebnou proceduru, přesto však existují určitá rizika a vyskytují se určité komplikace a vedlejší účinky, které v některých případech neumožňují léčbu vůbec realizovat. Výše uvedené má souvislost s tlakovými změnami, aplikací kyslíku nebo jejich kombinací. Dlouhodobá inhalace kyslíku může být potenciálně toxická.
- Nejčastěji se vyskytujícím problémem je soubor tzv. dysbarických poranění (barotraumat). Barotrauma je mechanické poranění vzniklé tlakovým rozdílem mezi dutinami vyplněnými plynem (nejčastěji vzduchem) a okolím. Postihuje středoušní dutinu, dutiny v obličejové části lebky, zubní dutiny, zažívací trakt a taktéž plíce. Nejčastější formou je barotrauma středouší lehkého stupně. Barotrauma plic je nejzávažnější poranění – jedná se o raritní, nicméně život ohrožující komplikaci.
- hypoglykémie
- reverzibilní myopie – změny refrakční síly čočky – (v průměru 0,64 dioptrie) – reverzibilní do 6–8 týdnů – souvisí s toxicitou kyslíku, viz níže
Toxicita kyslíku
Kyslík může být za jistých okolností a stavů toxický vůči všem buňkám, tkáním a orgánům v závislosti na celkové dávce, dané parciálním tlakem kyslíku, délkou a počtem expozic. Mechanismus toxicity vyplývá ze zvýšené tvorby reaktivních kyslíkových (superoxid, hydroxylový radikál) a dusíkatých radikálů (oxid dusnatý, peroxodusitan) a z následného poškození buněčných membrán a tkání mechanismem peroxidace (aminokyselin, tuků, DNA). Výsledný stav je dán poměrem vytvořených radikálů a na druhé straně stavem antioxidačních mechanismů.
Antioxidační mechanismy tvoří enzymatické i neenzymatické systémy: superoxid dismuttáza, kataláza, glutathion peroxidáza a reduktáza, z neenzymatických pak glutathion, selen, taurin, vitamíny E a C. Důležitou roli zde hrají určité adaptační schopnosti organismu. Během expozice HBO sice dojde k určitému poškození výše uvedených struktur, současně však dojde k rychlému nastartování ochranných procesů na buněčné a podbuněčné úrovni – zvýšené aktivitě antioxidačních mechanismů, expresi transkripčních faktorů, tvorbě ochranných bílkovin typu HSP (proteiny tepelného šoku), HO-1 (hem oxygenáza-1) apod. Výsledkem těchto procesů je reparace (rychlá oprava poškozených úseků ve šroubovici DNA), nebo rychlé odstranění ireverzibilně poškozených buněk procesem apoptózy a současné vytvoření ochranných mechanismů proti dalšímu poškození.
Toxicitu mohou také ovlivnit jisté stavy či medikace (kortikoidy, insulin, adrenalin, noradrenalin, retence CO2, horečka). Prevencí je dodržení léčebného režimu a stanoveného počtu expozic. Z klinického hlediska jsou nejdůležitější 2 druhy toxicity – plicní a CNS.
- plicní forma
- za normobarických podmínek se první projevy objeví při inhalaci čistého O2 po dobu delší než 12–16 hodin
- klinické projevy, patologicko-anatomické a RTG známky jsou podobné jako u ARDS
- příznaky – podráždění DC, sucho v ústech, hyperémie, bolest na prsou, kašel, dušnost, nevolnost, zvracení, pokles plicní poddajnosti, vitální kapacity, zvýšení kapilární prostupnosti se zvýšením extravaskulární plicní vody s následnou hypoxémií a hyperkapnií
- prevence – omezení počtu expozic během léčebné série na 30–40
- CNS forma
- příznaky – neklid, zmatenost, sluchové, zrakové a čichové vjemy, svalové záškuby kolem úst a očí, pocení, nevolnost, zvracení, křeče s bezvědomím buď ihned, nebo následují po výše uvedených příznacích (zpočátku tonické, posléze i klonické typu GM) s incidencí kolem 0,1 promile (1:10 000 expozic)
- léčba: odstranění O2, sedativa, antioxidační látky (vitamín C, E), zvážit další pokračování HBO, event. snížit léčebný tlak
- inhalace O2 s přestávkami prokazatelně oddalují projevy jak CNS, tak plicní toxicity
Publikace pracoviště
Aktuální články
- Zdravotnické noviny 45: Hyperbarická oxygenoterapie v medicínské praxi (pdf, 1,9 MB)
- Medical Tribune: Ohlédnutí za novinkami v hyperbarické a letecké medicíně
- Týden: Speciálních komor je málo. Mohly by pomoci tisícům lidí
- Medical Tribune: Hyperbarická oxygenoterapie v léčbě diabetické nohy
- Medical Tribune: Potřebuje Brno a další města hyperbarické centrum
- Barokomora nejen pro otravy CO