CPE johtuu kohonneesta keuhkokapillaarien hydrostaattisesta paineesta, joka johtaa nesteen siirtymiseen keuhkojen välitilaan ja keuhkorakkuloihin. Kohonnut LA-paine nostaa keuhkovaltimoiden laskimopaineita ja keuhkojen mikrovaskulaarisen verenkierron painetta, mikä johtaa keuhkoödeemaan.
CPE:n mekanismi
Pulmonaalisen kapillaariveren ja alveolikaasun erottaa toisistaan alveolaarikapillaarinen kalvo, joka koostuu kolmesta anatomisesti eri kerroksesta: (1) kapillaarinen endoteeli; (2) interstitiaalinen tila, joka voi sisältää sidekudosta, fibroblasteja ja makrofageja; ja (3) alveoliepiteeli.
Nesteen vaihto tapahtuu normaalisti verisuonipohjan ja interstitiumin välillä. Keuhkoödeema syntyy, kun nesteen nettovirtaus verisuonistosta interstitiaaliseen tilaan lisääntyy. Starlingin suhde määrittää alveolien ja verisuonikerroksen välisen nestetasapainon. Nesteen nettovirtaus kalvon läpi määritetään soveltamalla seuraavaa yhtälöä:
Q = K(Pcap – Pis) – l(Pcap – Pis),
jossa Q on nesteen nettosuodatus; K on vakio, jota kutsutaan suodatuskertoimeksi; Pcap on kapillaarin hydrostaattinen paine, joka pyrkii pakottamaan nestettä ulos kapillaarista; Pis on interstitiaalisen nesteen hydrostaattinen paine, joka pyrkii pakottamaan nestettä kapillaariin; l on heijastuskerroin, joka osoittaa kapillaarin seinämän tehokkuuden proteiinien suodattumisen estämisessä; toinen Pcap on plasman kolloidiosmoottinen paine, joka pyrkii vetämään nestettä kapillaariin; ja toinen Pis on interstitiaalisen nesteen kolloidiosmoottinen paine, joka vetää nestettä ulos kapillaarista.
Nesteen nettosuodatus voi lisääntyä Starlingin yhtälön eri parametrien muuttuessa. CPE esiintyy pääasiassa sekundaarisesti LA:n ulosvirtauksen heikkenemisen tai LV:n toimintahäiriön seurauksena. Jotta keuhkopöhö kehittyisi sekundaarisesti kohonneen keuhkokapillaaripaineen seurauksena, keuhkokapillaaripaineen on noustava korkeammalle tasolle kuin plasman kolloidiosmoottinen paine. Keuhkokapillaaripaine on normaalisti 8-12 mmHg ja kolloidiosmoottinen paine 28 mmHg. Korkea keuhkokapillaarinen kiilapaine (PCWP) ei aina näy todetussa CPE:ssä, koska kapillaaripaine on saattanut palautua normaaliksi, kun mittaus suoritetaan.
Lymfaattiset verisuonet
Lymfaattiset verisuonet ovat tärkeässä roolissa ylläpitämässä keuhkojen riittävää nestetasapainoa poistamalla liuottuneita aineita, kolloideja ja nestettä interstitiaalisesta välitilasta nopeudella, joka on suunnilleen 10-20 ml/h. Keuhkovaltimon kapillaaripaineen akuutti nousu (eli >18 mmHg:iin) voi lisätä nesteen suodattumista keuhkojen välikarsinaan, mutta imunesteen poistuminen ei lisäänny vastaavasti. Sitä vastoin kroonisesti kohonneen LA-paineen vallitessa imunesteen poistumisnopeus voi olla jopa 200 ml/h, mikä suojaa keuhkoja keuhkoödeemalta.
Vaiheet
Nesteen kertymisen eteneminen CPE:ssä voidaan jakaa kolmeen eri fysiologiseen vaiheeseen.
Vaihe 1
Vaiheessa 1 kohonnut LA-paine aiheuttaa pienten keuhkoverisuonten pullistumista ja avautumista. Tässä vaiheessa veren kaasunvaihto ei huonone tai se voi jopa hieman parantua.
Vaihe 2
Vaiheessa 2 nestettä ja kolloidia siirtyy keuhkojen välikarsinaan keuhkokapillaareista, mutta alkuvaiheen lisääntynyt lymfaattinen ulosvirtaus poistaa nesteen tehokkaasti. Jatkuva nesteen ja liuottuneiden aineiden suodattuminen saattaa ylittää imusuonten tyhjennyskapasiteetin. Tällöin neste kerääntyy aluksi suhteellisen joustavaan interstitiaaliseen osastoon, joka on yleensä suurten verisuonten perivaskulaarista kudosta, erityisesti riippuvilla vyöhykkeillä.
Nesteen kertyminen interstitiumiin voi vaarantaa pienet hengitystiet, mikä johtaa lievään hypoksemiaan. Hypoksemia on tässä vaiheessa harvoin riittävän suuri stimuloimaan takypneaa. Takypnea tässä vaiheessa johtuu pääasiassa juxtapulmonaalisten kapillaaristen (J-tyypin) reseptorien stimulaatiosta, jotka ovat myelinoimattomia hermopäätteitä, jotka sijaitsevat lähellä alveoleja. J-tyypin reseptorit osallistuvat hengitystä ja sykettä moduloiviin reflekseihin.
Vaihe 3
Vaiheessa 3 nesteen suodattumisen edelleen lisääntyessä ja löysän interstitiaalitilan täyttyessä nestettä kertyy verrattain joustamattomaan interstitiaalitilaan. Interstitiaalinen tila voi sisältää jopa 500 ml nestettä. Kun neste kerääntyy edelleen, se läpäisee alveoliepiteelin alveoleihin, mikä johtaa alveolien tulvimiseen. Tässä vaiheessa kaasunvaihdon poikkeavuudet ovat havaittavissa, vitaalikapasiteetti ja muut hengitystilavuudet pienenevät huomattavasti ja hypoksemia vaikeutuu.
Sydänsairaudet, jotka ilmenevät CPE:nä
Kammiovirtauksen ulosvirtauksen este
Tämä voi johtua mitraalistenoosista tai harvinaisissa tapauksissa eteislyöntimyssoomasta, tekoläpän tromboosista tai synnynnäisestä kalvosta vasemmassa eteiskammiossa (esim. cor triatriatum). Mitraalistenoosi on yleensä seurausta reumakuumeesta, jonka jälkeen se voi vähitellen aiheuttaa keuhkoödeemaa. Akuutissa CPE:ssä mitraalistenoosiin liittyy usein muitakin CPE:n syitä; esimerkkinä on rytmihäiriöön (esim. eteisvärinä) tai kuumeeseen liittyvän takykardian aiheuttama LV-täytön väheneminen.
LV:n systolinen toimintahäiriö
Systolinen toimintahäiriö, joka on yleinen CPE:n aiheuttaja, määritellään heikentyneeksi sydänlihaksen supistumiskyvyksi, joka pienentää sydämen ulostulovirtaa. Sydämen ulostulon lasku stimuloi sympaattista aktiivisuutta ja veritilavuuden laajenemista aktivoimalla reniini-angiotensiini-aldosteronijärjestelmää, mikä aiheuttaa tilan heikkenemistä lyhentämällä LV:n täyttöaikaa ja lisäämällä kapillaarista hydrostaattista painetta.
Krooninen LV:n vajaatoiminta on tavallisesti seurausta kongestiivisesta sydämen vajaatoiminnasta (KHK) tai kardiomyopatiasta. Akuuttien pahenemisvaiheiden syitä ovat muun muassa seuraavat:
-
Akuutti sydäninfarkti (MI) tai iskemia
-
Potilas ei noudata ruokavaliorajoituksia (esim. ruokavaliossa noudatettavia suolarajoituksia)
-
Potilas ei noudata lääkkeitä (esim, diureetit)
-
Vaikea anemia
-
Sepsis
-
Tyrotoksikoosi
-
Myokardiitti
-
Myokardiitti (esim, alkoholi, kokaiini, kemoterapeuttiset aineet kuten doksorubisiini , trastutsumabi )
-
Krooninen läppävika, aortan ahtauma, aortan regurgitaatio, ja mitraaliregurgitaatio
LV:n diastolinen toimintahäiriö
Iskemia ja infarkti voivat aiheuttaa LV:n diastolisen toimintahäiriön systolisen toimintahäiriön lisäksi. Samanlaisella mekanismilla sydänlihaksen kontuusio aiheuttaa systolisen tai diastolisen toimintahäiriön.
Diastolinen toimintahäiriö viestii LV:n diastolisen distensibiliteetin (compliance) vähenemisestä. Tämän vähentyneen komplianssin vuoksi tarvitaan kohonnut diastolinen paine, jotta saavutetaan samanlainen iskutilavuus. Vaikka LV:n supistumiskyky on normaali, vähentynyt sydämen minuuttitilavuus yhdessä liiallisen loppudiastolisen paineen kanssa synnyttää hydrostaattisen keuhkoödeeman. Diastolisia poikkeavuuksia voivat aiheuttaa myös ahtauttava perikardiitti ja tamponaatio.
Rytmihäiriöt
Uudet nopeat eteisvärinät ja kammiotakykardia voivat olla syynä CPE:hen.
LV:n hypertrofia ja kardiomyopatiat
Nämä voivat lisätä LV:n jäykkyyttä ja loppudiastolista painetta, jolloin keuhkoödeema johtuu lisääntyneestä kapillaarihydrostaattisesta paineesta.
LV:n tilavuusylikuormitus
LV:n tilavuusylikuormitusta esiintyy useissa erilaisissa kardiologisissa tai ei-kardiologisissa tiloissa. Sydänsairauksia ovat kammioväliseinän repeämä, akuutti tai krooninen aortan vajaatoiminta ja akuutti tai krooninen mitraaliregurgitaatio. Endokardiitti, aortan dissektio, traumaattinen repeämä, synnynnäisen läpän fenestraation repeämä ja iatrogeeniset syyt ovat tärkeimpiä akuutin aortan regurgitaation etiologioita, jotka voivat johtaa keuhkoödeemaan.
Kammioväliseinän repeämä, aortan vajaatoiminta ja mitraaliregurgitaatio aiheuttavat LV:n loppudiastolisen paineen ja LA:n paineen kohoamisen, mikä johtaa keuhkoödeemaan. LV:n ulosvirtausobstruktio, kuten aortan ahtauman aiheuttama, aiheuttaa kohonneen loppudiastolisen täyttöpaineen, kohonneen LA:n paineen ja kohonneen keuhkokapillaaripaineen.
LV:n systolisen toimintahäiriön yhteydessä voi esiintyä jonkin verran natriumin retentiota. Tietyissä tiloissa, kuten primaarisissa munuaisten toimintahäiriöissä, natriumin retentio ja tilavuusylikuormitus voivat kuitenkin olla ensisijaisessa asemassa. CPE:tä voi esiintyä potilailla, joilla on hemodialyysi-riippuvainen munuaisten vajaatoiminta, usein ruokavalion rajoitusten noudattamatta jättämisen tai hemodialyysihoitojaksojen laiminlyönnin seurauksena.
Myokardiaalinen infarkti
Myokardiaalisen infarktin yksi mekaanisista komplikaatioista voi olla kammioväliseinän tai papillaarilihaksen repeämä. Nämä mekaaniset komplikaatiot lisäävät merkittävästi tilavuuskuormaa akuutissa tilanteessa ja voivat siksi aiheuttaa keuhkoödeemaa.
LV:n ulosvirtausobstruktio
Aorttaläpän akuutti obstruktio voi aiheuttaa keuhkoödeemaa. Synnynnäisestä häiriöstä, kalkkeutumisesta, läppäproteesin toimintahäiriöstä tai reumasairaudesta johtuva aorttaläpän ahtauma on kuitenkin yleensä krooninen ja siihen liittyy sydämen hemodynaaminen sopeutuminen. Tähän sopeutumiseen voi kuulua LV:n konsentrinen hypertrofia, joka puolestaan voi aiheuttaa keuhkoödeemaa LV:n diastolisen toimintahäiriön kautta. Hypertrofinen kardiomyopatia on syy dynaamiseen LV:n ulosvirtausobstruktioon.
Nousevaa systeemistä verenpainetta voidaan pitää LV:n ulosvirtausobstruktion etiologiana, koska se lisää systeemistä vastusta vasemman kammion pumpputoimintaa vastaan.