background image

 

4th stage                                                      

Medicine

                                                            Lec-13 

                                                                                                                                    د. ظاهر1/1/2016   

 

Respiratory Failure 

Respiratory failure is a syndrome in which the respiratory system fails in one or both of its 
gas exchange functions: oxygenation and carbon dioxide elimination.  

In practice, it may be classified as either hypoxemic or hypercapnic. 

 Hypoxemic respiratory failure (type I) is characterized by an arterial oxygen tension (Pa O2) 
lower than 60 mm Hg with a normal or low arterial carbon dioxide tension (Pa CO2).  

Some examples of type I respiratory failure are cardiogenic or noncardiogenic pulmonary 
edema pneumonia,  and pulmonary hemorrhage. 

Hypercapnic respiratory failure (type II) is characterized by a PaCO2 higher than 50 mm Hg. 
Hypoxemia is common in patients with hypercapnic respiratory failure who are breathing 
room air.  

The pH depends on the level of bicarbonate, which, in turn, is dependent on the duration of 
hypercapnia.  

Common etiologies include drug overdose, neuromuscular disease, chest wall 
abnormalities, and severe airway disorders eg, asthma and COPD. 

Acute hypercapnic respiratory failure develops over minutes to hours; therefore, pH is less 
than 7.3.  

Chronic respiratory failure develops over several days or longer, allowing time for renal 
compensation and an increase in bicarbonate concentration. Therefore, the pH usually is 
only slightly decreased. 

The distinction between acute and chronic hypoxemic respiratory failure cannot readily be 
made on the basis of arterial blood gases.  

The clinical markers of chronic hypoxemia, such as polycythemia or cor pulmonale, suggest 
a long-standing disorder. 

 

Pathophysiology: 

Respiratory failure can arise from an abnormality in any of the components of the 
respiratory system; 

Airways, 


background image

 

Alveoli,  

Central nervous system (CNS), 

Peripheral nervous system,  

Respiratory muscles,  

Chest wall 

Respiratory failure may result from either a reduction in ventilatory capacity or an increase 
in ventilatory demand (or both).  

Ventilatory capacity can be decreased by a disease process involving any of the functional 
components of the respiratory system and its controller.  

Ventilatory demand is augmented by an increase in minute ventilation and/or an increase 
in the work of breathing 

Ventilatory capacity is the maximal spontaneous ventilation that can be maintained without 
development of respiratory muscle fatigue. 

Normally, ventilatory capacity greatly exceeds ventilatory demand. 

The act of respiration engages 3 processes: 

Transfer of oxygen across the alveolus 

Transport of oxygen to the tissues 

Removal of carbon dioxide from blood into the alveolus and then into the environment 

 

Gas exchange; 

Respiration primarily occurs at the alveolar capillary units of the lungs, where exchange of 
oxygen and carbon dioxide between alveolar gas and blood takes place.  

After diffusing into the blood, the oxygen molecules reversibly bind to the hemoglobin.  

Each molecule of hemoglobin contains 4 sites for combination with molecular oxygen; 1 g 
of hemoglobin combines with a maximum of 1.36 mL of oxygen. 

Alveolar ventilation; 

At steady state, the rate of carbon dioxide production by the tissues is constant and equals 
the rate of carbon dioxide elimination by the lung. 

Hypoxemic respiratory failure;  

The V/Q mismatch and shunt.  


background image

 

These lead to widening of the alveolar-arterial PO2 gradient, which normally is less than 15 
mm Hg.  

They can be differentiated by assessing the response to oxygen supplementation or 
calculating the shunt fraction after inhalation of 100% oxygen. 

Severe airway obstruction is a common cause of acute and chronic hypercapnia. 

 Acute epiglottitis and tumors involving the trachea;  

lower-airway disorders include COPD, asthma, and cystic fibrosis. 

Disorders of the peripheral nervous system;  

Guillain-Barré syndrome, Muscular dystrophy,Myasthenia gravis , severe kyphoscoliosis, 
and morbid obesity. 

 

Physical Examination 

Cyanosis, a bluish color of skin and mucous membranes, indicates hypoxemia. Visible 
cyanosis typically is present when the concentration of deoxygenated hemoglobin in the 
capillaries or tissues is at least 5 g/dL.  

Dyspnea, an uncomfortable sensation of breathing, often accompanies respiratory failure. 
(hypoxemia and/or hypercapnia) contribute to the sensation of dyspnea. Asterixis may be 
observed with severe hypercapnia. Tachycardia and a variety of arrhythmias may result 
from hypoxemia and acidosis. 

Confusion and somnolence may occur in respiratory failure. Myoclonus and seizures may 
occur with severe hypoxemia.  

The increased pulmonary vascular resistance increases afterload of the right ventricle, 
which may induce right ventricular failure.  

This, in turn, causes enlargement of the liver and peripheral edema.  

The entire sequence is known as cor pulmonale. 

 

HYPOXEMIC RESPIRATORY FAILURE (TYPE 1) 

PaO2 <60mmHg wi

 

Most common form of respiratory failure 

Lung disease is severe to interfere with          pulmonary O2 exchange, but over all 
ventilation is maintained 

Physiologic causes: V/Q mismatch and shunt 


background image

 

HYPOXEMIC RESPIRATORY FAILURE  
CAUSES OF ARTERIAL HYPOXEMIA 

1. 

↓FiO2 

2. 

 

3. V/Q mismatch;  Respiratory failure (eg.COPD) 

4. Diffusion limitation ? 

5. Intrapulmonary shunt  - pneumonia  - Atelectasis  - CHF (high pressure pulmonary 
edema) - ARDS (low pressure pulmonary edema) 

 

 Classification of Respiratory Failure 

Type I or Hypoxemic (PaO2 <60 at sea level): 

 

Failure of  oxygen exchange 

 

Increased shunt fraction (Q S /QT )  

 

Due to alveolar flooding 

 

Hypoxemia refractory to supplemental oxygen 

Type II or Hypercapnic (PaCO2 >45): 

 

Failure to exchange or remove carbon dioxide 

 

Decreased alveolar minute ventilation (V A ) 

 

Often accompanied by hypoxemia that corrects with supplemental oxygen 

Type III Respiratory Failure: 

Perioperative respiratory failure 

Increased atelectasis due to low functional residual capacity (FRC) in the setting of 
abnormal abdominal wall mechanics.Often results in type I or type II respiratory failure 

Can be ameliorated by anesthetic or operative technique, posture, incentive spirometry, 
post-o perative analgesia, attempts to lowerintra- abdominal pressure 

Type IV Respiratory Failure: Shock 

Type IV describes patients who are intubated and ventilated in the process of resuscitation 
for shock. 

Goal of ventilation is to stabilize gas exchange and to unload the respiratory muscles, 
lowering their oxygen consumption. 

 

 


background image

 

 Laboratory Studies  

Arterial blood gas analysis should be performed to confirm the diagnosis and to assist in the 
distinction between acute and chronic forms.  

A complete blood count (CBC) may indicate anemia, which can contribute to tissue hypoxia, 
whereas polycythemia may indicate chronic hypoxemic respiratory failure. 

Abnormalities in renal and hepatic function may either provide clues to the etiology of 
respiratory failure or alert the clinician to complications associated with respiratory failure.  

Abnormalities in electrolytes such as potassium, magnesium, and phosphate may aggravate 
respiratory failure and other organ function. 

Measuring serum creatine kinase with fractionation and troponin I helps exclude recent 
myocardial infarction in a patient with respiratory failure.  

An elevated creatine kinase level with a normal troponin I level may indicate myositis, 
which occasionally can cause respiratory failure. 

In chronic hypercapnic respiratory failure, serum levels of thyroid-stimulating hormone 
(TSH) should be measured to evaluate the possibility of hypothyroidism, a potentially 
reversible cause of respiratory failure 

 

Management  

ABC’ s 

Ensure airway is adequate 

Ensure adequate supplemental oxygen and assisted ventilation, if indicated 

Support circulation as needed 

 

Treatment Goals;  

O2 therapy 

Mobilization of secretions 

 

Positive pressure ventilation(PPV).  

If secondary to V/Q mismatch- 1-3Ln/c or 24%-32% by mask 

If secondary to intrapulmonary shunt- positive pressure ventilation-PPV. 

May be via ETtube, Tight fitting mask 

Goal is PaO2 of 55-60 with SaO2 at 90% or more at lowest O2 concentration possible. 


background image

 

 O2 at high concentrations for longer than 48 hours causes O2 toxicity 

Treatment of a specific cause when possible Infection 

Antimicrobials, source control 

Airway obstruction;Bronchodilators, glucocorticoids 

Improve cardiac function; 

Positive airway pressure, diuretics, vasodilators, morphine, inotropy, revascularization 

Mechanical ventilation 

Non-invasive (if patient can protect airway and is hemodynamically stable) 

Mask: usually orofacial to start Invasive,Endotracheal tube (ETT). 

Tracheostomy – if upper airway is obstructed 

 

Indications for Mechanical Ventilation 

Cardiac or respiratory arrest 

Tachypnea or bradypnea with respiratory fatigue or impending arrest 

Acute respiratory acidosis; 

Refractory hypoxemia (when the P aO 2 could not be maintained above 60 mm Hg with 
inspired O 2 fraction  (F I O 2 )>1.0) 

Inability to protect the airway associated with depressed levels of consciousness 

Shock associated with excessive respiratory work 

Inability to clear secretions with impaired gas exchange or excessive respiratory work. 

Newly diagnosed neuromuscular disease with a vital capacity <10-15 mL/kg. 

Short term adjunct in management of acutely increased intracranial pressure (ICP) 

 

 

Invasive vs. Non- invasive Ventilation 

Consider non- invasive ventilation particularly in the following settings:COPD exacerbation. 

Cardiogenic pulmonary edema Obesity hypoventilation syndrome. 

Noninvasive ventilation may be tried in selected. 

patients with asthma or non-cardiogenic hypoxemic respiratory failure. 

 




رفعت المحاضرة من قبل: Abdalmalik Abdullateef
المشاهدات: لقد قام 11 عضواً و 151 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل