Hypoxie
  • Definitie

    •   

    HYPOXIE is een tekort aan zuurstof (O2) ofwel in hoeveelheid ofwel in moleculaire concentratie. 

    Men mag niet verwarren met de term HYPERVENTILATIE, wat betekent dat men vlugger en dieper gaat ademen dan nodig is voor het lichaam om het overtollige koolstofdioxide (CO2) uit te drijven. 

    Hypoxie kan wel aanleiding geven tot hyperventilatie. Omgekeerd kan hyperventilatie op zich geen hypoxie veroorzaken. De symptomen kunnen wel dezelfde zijn. Van hypoxie kan men sterven , van hyperventilatie niet. 

    ANOXIE is de situatie waarbij de zuurstof volledig weggevallen is, waarbij verstikking optreedt. 
     
     
     

  • Verschillende soorten hypoxie
 
  • Hypoxemische hypoxie:
Door te weinig aanvoer van O2
  • Hypobare hypoxie
  • Longatelectase door versnellingen
  • Anemische hypoxie:
Te weinig transportmogelijkheden van de O2
  • anemie (bloedarmoede)
  • CO (koolstofmonoxide) intoxicatie
  • versnellingen
  
  • Ischemische hypoxie:
Te weinig toevoer van bloed
  • koude
  • syncope
  • versnellingen
  • Histotoxische hypoxie:
Te weinig opnamemogelijkheden van O2 door de weefsels
  • CN-intoxicatie
  • Hypobare hypoxie
Dit is de meest voorkomende oorzaak van O2 - tekort in de luchtvaart en wordt daarom hier verder in detail besproken. 
  • Voornaamste oorzaken
  • stijgen zonder toediening van O2
  • technische fouten in het O2 - systeem van het vliegtuig
  • decompressie van de drukcabine
Deze oorzaken staan gerangschikt volgens de snelheid van optreden van de hypoxie.  
Bij decompressie treedt hypoxie het vlugst op. 
  • Fysiologische veranderingen
  • Ademhaling

    • Zowel de ademhalingsfrequentie als de diepte van het ademhalen neemt toe, wat zal aanleiding geven tot hyperventilatie ( naast de hypoxie). 

  • Bloedsomloop
  • De hartfrequentie neemt toe
  • Het lichaam verdeelt het bloed op een andere manier, zodat het meeste bloed naar de vitale organen gaat:
    • Hart en hersenen krijgen meer bloed.
    • Huid, spieren, nieren en spijsverteringsstelsel krijgen minder bloedsvoorziening.
Door de hyperventilatie die veroorzaakt wordt door de hypoxie kunnen de hersenbloedvaten echter ook gaan samentrekken, wat de symptomen van hypoxie nog kan verergeren. 
  • Vagale syncope, door plots optredende trage polsslag ( bradycardie) en door een plotse bloeddrukval.
  • Cyanose, blauwe verkleuring van de slijmvliezen en de huid.
  • Zenuwstelsel
  • Het mentaal functioneren vermindert zodat de aandacht verslapt en noodzakelijke acties niet gebeuren of slecht uitgevoerd worden. Signalen en berichten kunnen verkeerd begrepen worden.
  • De coördinatie van de spieren verloopt minder goed.
  • Zicht: het nachtzicht vermindert, het waarnemen van kleuren kan vervormen. Door verlies van het perifeer gezichtsveld krijgt men een " tunnel -zicht". Men heeft de subjectieve indruk dat het donkerder wordt.
  • Bewusteloosheid (LOC: Loss of Consciousness)
  • door vagale syncope
  • als de alveolaire O2 - druk (PAO2) onder 30 mm Hg valt of als PAO2 lager is dan 40 mm Hg in combinatie met hyperventilatie (cfr infra).
  • Symptomen
De klinische verschijnselen worden beïnvloed door de fysiologische veranderingen in de ademhaling, bloedsomloop en het zenuwstelsel zoals hoger beschreven. 

Andere elementen hebben echter ook hun invloed op de symptomen: 

  • gebruik van alcohol en medicamenten
  • ziektes
  • fysische activiteit en lage omgevingstemperaturen verhogen de symptomen van de hypoxie
De ernst en de snelheid van optreden van de symptomen hangt af van de stijgsnelheid van het vliegtuig, de uiteindelijke vlieghoogte en de duur van het verblijf op die bepaalde hoogte. 
  • Klinische symptomen
  • Tot 10.000 ft ( of tot 40.000 ft met 100 % O2)
    • Het nachtzicht vermindert.
    • De prestaties voor nieuwe opdrachten verminderen.
  • Van 10.000 ft tot 15.000 ft ( of tot 42.000 ft met 100 % O2 )
    • De fysische capaciteiten verminderen: moeheid treedt op.
    • Bij korte blootstelling zijn er weinig bijkomende symptomen maar bij blootstelling gedurende uren treedt er hoofdpijn op.
  • Van 15.000 ft tot 20.000 ft ( of tot 45.000 ft met 100% O2)
    • De symptomen gelijken op die van een alcoholintoxicatie. Er zijn karakterveranderingen en de wilskracht verdwijnt. De eigen kritische ingesteldheid verdwijnt zodat de optredende symptomen door het slachtoffer niet opgemerkt worden.
    • Er treedt cyanose op van de lippen en onder de nagels.
    • Bewusteloosheid kan optreden wanneer fysische arbeid uitgevoerd wordt.
  • Boven 20.000 ft ( of boven 45.000 ft met 100 % O2)
    • Onvrijwillige contracties van de spieren.
    • Zeer sterke bemoeilijking van de spiercoördinatie zodat het schrijven moeilijk wordt.
    • Bewusteloosheid.
    • Dood.
  • Time of Usefull Consciousness (TUC)

    • Dit is de tijd die verloopt tussen het stoppen van voldoende O2 - toediening en het moment dat men in de onmogelijkheid is om de nodige maatregelen te kunnen nemen tegen de hypoxie. Deze TUC is korter naargelang de hoogte toeneemt en wanneer men meer fysische arbeid verricht. 
     
    Hoogte
    Accidentele 
    loskoppeling
    Explosieve decompressie
    Meter
    Voet/ft
    zittend
    persoon
    Persoon
    matig
    aktief
    zittend
    persoon
    Persoon matig aktief
    Parachute sprong
    6706
    22000
    10 min
    5 min
    5 min
    2 min
    7620
    25000
    3 min
    2 min
    2 min
    1 min
    8534
    28000
    1 1/2 min
    1 min
    1 min
    1/2 min
    9144
    30000
    1 1/4 min
    3/4 min
    3/4 min
    20 sec
    10664
    35000
    3/4 min
    1/2 min
    1/2 min
    15 sec
    12190
    40000
    30 sec
    18 sec
    23 sec
    15 sec
    13720
    45000
    15 sec
    12 sec
    15 sec
    12 sec
    16760
    55000
    15 sec
    12 sec
    15 sec
    12 sec
    19180
    65000
    12 sec
    12 sec
    12 sec
    12 sec
      

  • Zuurstofparadox
Dit is het fenomeen dat de symptomen van de hypoxie nog toenemen ondanks het feit dat er zuurstof toegediend wordt of de barometrische druk verhoogd wordt. 

Gedurende een 15 à 60 seconden: 

  • kunnen de bestaande symptomen van de hypoxie toenemen
  • worden het gezicht en de handen rood
  • spierkrampen kunnen optreden
  • kan bewusteloosheid optreden
Uiteraard moet er in die omstandigheden verder O2 gegeven worden en moet er gewacht worden tot de patiënt beter wordt. 

  

  • Samenvatting van de symptomen van hypoxie:
 
Objectieve symptomen Subjectieve symptomen
  • Dieper ademhalen 
  • Blauwe verkleuring van lippen en vingernagels 
  • Mentale verwardheid 
  • Zwak beoordelingsvermogen 
  • Verlies van spiercoördinatie 
  • Bewusteloosheid 
  • Euforie
  • Hoofdpijn 
  • Duizeligheid 
  • Moeheidgevoel 
  • Nausea 
  • Warme en koude opwellingen 
  • Troebel zicht 
  • Tunnel zicht 
  • Euforie 
  • Tintelingen 
  • Gevoelloosheid 
  • Hartkloppingen
    		•
      
    • Beschermingsmaatregelen tegen hypobare hypoxie
    Zoals we gezien hebben in de ademhalingsfysiologie zijn er slechts twee mogelijkheden om de Alveolaire Zuurstofdruk (PAO2) te verhogen: 
          • het percentage zuurstof van de ingeademde lucht verhogen
          • de atmosferische druk verhogen door:
          • gepressuriseerde cabine en hoge drukkledij
          • PPB: positieve druk beademing
          • Dalen tot onder 10.000 ft
    • Percentage zuurstof opdrijven
    De ingeademde lucht wordt door het zuurstofsysteem automatisch rijker aan O2. Om de PAO2 op 103 mm Hg te behouden moet 100 % O2 gegeven worden op een hoogte van 33.700 ft. 

    Met 100 % O2 kan men tot 40.000 ft stijgen (PAO2= 60 mm Hg). 

    Boven 40.000 ft kan men hypoxie niet voorkomen met 100% O2 alleen, zodat de barometrische druk moet opgevoerd worden.
    • Opdrijven van de atmosferische druk
    Onder "atmosferische" druk wordt de druk in de luchtwegen bedoeld. Deze barometrische druk kan opgedreven worden door de cabinedruk te verhogen, door hoge drukkledij en -helm te dragen en door positieve druk beademing (PPB). 

    PPB met 100 % O2 is een tijdelijke oplossing om hypoxie te voorkomen op hoogtes boven 40.000 ft. 

    Bij de normale ademhaling is het inademen een actief proces en het uitademen gebeurt passief door relaxatie van het diafragma en de intercostale spieren. 

    Bij PBB wordt deze ademhalingsarbeid omgekeerd: het uitademen moet gebeuren tegen een weerstand en vereist krachtinspanning, bij het inademen worden de longen passief " opgeblazen" door de verhoogde druk. 

    Door gebrek aan ervaring met PBB gaat de persoon sneller en dieper ademen waardoor vlugger hyperventilatie kan optreden. Het uitademen tegen een positieve druk is zeer lastig en bemoeilijkt het spreken en vermindert de spraakverstaanbaarheid. Door de toegenomen druk in de thorax vloeit er minder veneus bloed terug vanuit het hoofd en de ledematen. Het gezicht en de hals gaan opzwellen. De persoon kan syncopaal worden doordat het hart te weinig bloed terugkrijgt om gans het lichaam te voorzien. Bij zeer hoge drukken kunnen scheuren optreden in het longweefsel.
    • Praktische maatregelen
    • Controleer of de toevoerkraan voor O2 wel degelijk open staat.
    • Selecteer 100% O2. Dit volstaat tot een hoogte van 40.000 ft.
    • PPB is nodig bij hoogtes boven 40.000 ft.
    • Controleer of alle verbindingen van het zuurstofsysteem goed aangesloten zijn en of het zuurstofmasker geen lekken vertoont.
    • Adem niet te snel en niet te diep, teneinde hyperventilatie te voorkomen.
    • Daal tot onder 10.000 ft.
      
    • Zuurstofbronnen
    • Gasvormige zuurstof
    Wordt zowel in de militaire als in de commerciële luchtvaart gebruikt. De zuurstof staat onder hoge druk zodat een ontspanner en een debietregelaar nodig zijn om te kunnen toedienen.
    • Vloeibare zuurstof ( LOX: Liquid Oxygen)
    Wordt enkel in de militaire luchtvaart gebruikt. De O2 staat onder matige druk zodat eveneens een ontspanner nodig is. De LOX wordt bewaard op lage temperatuur : - 160 °C. Verschillende volumes van containers zijn voorhanden, variërend van 3.5 liter tot 24 liter inhoud. Eén liter LOX geeft 840 liter bruikbare O2 bij 1 atmosfeer aan 15 °C.
    • Zuurstof onder vaste vorm
    Wordt gebruikt in urgentie -gevallen voor de passagiers. Door een chemische reactie komt zuivere O2 vrij. Naast O2 komt echter ook warmte vrij zoadat een niet voldoende geïsoleerde container brandwonden kan veroorzaken. Eens de chemische reactie op gang is, kan deze niet meer gestopt worden en de reactie is ook maar van beperkte duur.
    • OBOX (On-Board Oxygen)
    Wordt uitsluitend gebruikt in de militaire luchtvaart. Een moleculaire zeef ( bestaande uit zeoliet -deeltjes) filteren en concentreren de O2 uit de omringende lucht (molecular Sieve Oxygen Concentrator- MSOC). De lucht wordt onder druk door de MSOC geperst. De stuwende druk wordt afgetapt van de motor zodat bij het uitvallen van de motor ook de O2 - voorziening uitvalt. Door een reserve O2 - bron in te schakelen in het circuit wordt dit probleem opgevangen. 
    • Nadelen van 100 % O2
    • Het continu toedienen van 100 % O2 is oneconomisch omdat slechts boven een hoogte van 33.000 ft 100 % O2 noodzakelijk is om hypobare hypoxie te voorkomen (maar voorkomt wel DCS).
    • Na ononderbroken inhalatie van 100 % O2 aan 1 atmosfeer gedurende 12 tot 16 uur worden de luchtwegen geïrriteerd.
    • Uitgestelde barotitis en barosinusitis:
    Wanneer 100 % O2 ingeademd wordt, komt die ook in de sinussen en het middenoor. Doordat O2 veel sneller opgenomen wordt door het slijmvlies dan de normale lucht, kan er snel een onderdruk ontstaan in de sinussen of het middenoor. Dit kan vooral optreden wanneer de sinussen of het middenoor niet meer op een natuurlijke manier geventileerd worden. Door geeuwen, kauwen, slikken, praten en de neus te snuiten gaan deze holtes geventileerd worden. Indien een persoon onmiddellijk gaat slapen na het verlengd inademen van 100 % O2 vallen deze natuurlijke ventilatiemethodes weg zodat hij kan ontwaken met een barotitis of barosinusitis.
    • Longatelectase:
    Dit treedt vooral op na blootstelling aan hoge + Gz - versnellingen terwijl 100 % O2 ingeademd wordt. De zuivere O2 wordt zeer snel door de alveolen opgenomen. Indien er onvoldoende toevoer is van O2 gaan deze alveolen snel plat vallen. Bij hoge + Gz - versnellingen worden de alveolen ook nog " samengeperst" onder invloed van deze versnellingen.
    • Uitlokking epiletiforme aanvallen
      
    • Interssant om weten
    • Vlieghoogte van commerciële luchtvaart: circa 30.000 ft
    • Vlieghoogte van de Concorde: circa 60.000 ft
    • Gemiddelde cabine - hoogte bij commerciële vliegtuigen: circa 6.000 ft
    • Zuurstof toediening
    Het toedienen van O2 aan de piloot of aan de passagiers kan gebeuren via een systeem waarbij de O2- stroom ofwel constant blijft tijdens het in- en uitademen, ofwel via een systeem waarbij de lucht enkel tijdens het inademen aangerijkt wordt met O2. 
    • Systemen met continue toediening ( continuous flow systems)
    Dergelijke systemen zijn sterk "O2 - verslindend" doordat de O2 nutteloos en ongebruikt verloren gaat tijdens het uitademen. 
    • Directe stroom systemen

      •   

        

      Doordat de O2 continu blijft doorstromen tijdens het uitademen gaat die nutteloos verloren. Het uitademen neemt +/- 50 à 60 % van de ademhalingscyclus in zodat ook 50 à 60 % van de zuurstof nutteloos verloren gaat. 

      Het masker bevat: 

      [1] een inlaatopening voor de O2. 

      [2] een uitlaatopening waarlangs uitgeademd wordt maar waarlangs ook omgevingslucht kan aangezogen worden indien meer lucht nodig is.( vb. tijdens spreken of inspanning). 

        

    • Reservoir systemen
    Door het tussenplaatsen van een tijdelijke opslagplaats kan het O2 - verbruik met 50 à 60 % gedrukt worden. 

    B.1. Reservoir systeem waarin in -en uitgeademd wordt. 

     
      

    De O2 wordt toegediend aan de onderkant van het flexibele reservoir. De luchtweerstand ter hoogte van het reservoir systeem [1] is iets lager dan ter hoogte van de "Top-up" opening [2]. Bij het uitademen komt de eerste lucht in het reservoir terecht, de rest wordt uitgeademd via [2]. De eerste lucht van onze uitademing bevat lucht uit de anatomisch dode ruimte van onze longen. Deze lucht bevat meer O2 omdat in deze ruimte geen gasuitwisseling gebeurde. 

    Bij het inademen wordt eerst de inhoud van het reservoir opgezogen waarna eventueel omgevingslucht kan opgezogen worden via " Top-up" opening [2]. 

    Door zijn eenvoud wordt dit systeem gebruikt om O2 toe te dienen aan de passagiers tijdens noodgevallen. 

    B.2. Reservoir systeem dan enkel tijdens het inademen actief is 

     
      

    Dit systeem vereist aanpassing aan het O2-masker ( zie figuur hieronder): 

    • ter hoogte van de O2-inlaat: éénrichtingsklep zodat tijdens het uitademen de lucht niet naar het reservoir kan terugvloeien.
    • De weerstand (R2) ter hoogte van de "top-up" klep moet hoger zijn dan ter hoogte van de O2-inlaat (R1) zodat tijdens de inademing eerst het O2-reservoir aangezogen wordt en pas in een tweede tijd bijkomende omgevingslucht kan aangezogen worden.
     
      

    De RAF-economizer geeft een lichte overdruk in het O2-masker tijdens het inademen. Deze lichte overdruk van 5 à 15 cm H2O in het masker (safety pressure) bovenop de atmosferische druk voorkomt dat buitenlucht zou opgezogen worden tijdens het inademen via lekken in het masker of wanneer het masker niet goed aansluit op het aangezicht. Daardoor voorkomt het systeem een onopgemerkte hypoxie door bijmenging van O2-armere omgevingslucht. Deze "safety pressure" wordt opgewekt door de druk van een veer op de ijzeren plaat ( sping-loaded plate) die het reservoir leeg drukt tijdens het inademen. 

    De systemen die een continue O2-toediening bieden zijn verouderd doordat: 

    • teveel O2 nutteloos verloren gaat;
    • ze onvoldoende debiet kunnen leveren tijdens verhoogde fysiologische nood aan O2 (vb. tijdens straining en spreken);
    • er geen aanduiding is of O2 of niet in het masker komt;
    • ze geen PPB kunnen bieden.
    II. Systemen voor zuurstof -toediening op aanvraag("demand flow"systemen) 

    De huidige systemen leveren een gasmengsel dat automatisch aangerijkt wordt met O2 naargelang de barometrische druk. Deze systemen geven een debiet dat varieert met de inspiratoire behoefte van de gebruiker. Het belangrijkste onderdeel van deze systemen is de O2-regulator die automatisch het juiste gasmengsel geeft aan het gewenste debiet. 

    De huidige systemen hebben volgende voordelen: 

    • er wordt slechts een gasmengsel geleverd "à la demande", dus enkel tijdens het inademen
    • er wordt genoeg gasmengsel geleverd om aan de fysiologische noden te voldoen;
    • ze bieden een "safety-pressure";
    • PPB is mogelijk;
    • er is een aanduiding van de luchtstroom in het masker (blinker);
    • er is een aanduiding van de inhoud of druk van het O2-reservoir;
    • het percentage O2 wordt automatisch geregeld in functie van de barometrische druk;
    • er is de mogelijkheid om manueel 100 % O2 te kiezen: van belang bij noodgevallen want zo komt er geen omgevingslucht meer in het O2-systeem en worden toxische gassen die zich eventueel in de cockpit bevinden niet aangezogen in het O2 -systeem.
    Onderstaande figuur illustreert een "pressure-demand" regulator die eveneens PPB kan leveren. 

      

      

    III. Zuurstofmaskers 
     

    Onderstaande figuren tonen een doorsnede van een O2-masker dat gebruikt wordt samen met een "demand flow" -O2 regulator. 

    Essentiële kenmerken zijn: 

    • een microfoon voor de noodzakelijke radioverbinding;
    • een inspiratoire klep;
    • gaat slechts open naar het masker toe;
    • wordt beschermd tegen aanvriezen;
    • een exspiratoire klep die zo ontworpen is dat PPB kan toegediend worden ( gesplitst en gecompenseerd)
    • een "top-up" klep is niet noodzakelijk aangezien de O2-regulator in alle omstandigheden een voldoende debiet levert.
     
     
     
    -Top-