Keuhkoperäisen hengenahdistuksen perussyitä

Kaikki sellaiset keuhkojen tai rintakehän muutokset, jotka vaikeuttavat hengitysliikkeitä tai ilman virtausta hengitysteissä tai muuttavat hengityksen hermostollista säätelyä, voivat aiheuttaa rasitushengenahdistusta. Yhteinen tekijä kaikissa näissä muutoksissa on, että hengitykseen käytettyjen lihasten työmäärä eli hengitystyö kasvaa.

Kun rintakehän tai keuhkojen liikkuvuus heikkenee esimerkiksi jäykistymisen tai liikelaajuuden rajoittumisen vuoksi, hengitykseen tarvittava työmäärä kasvaa. Samoin, jos hengitystiet ahtautuvat, joudutaan hengittämiseen käyttämään enemmän lihasvoimaa keuhkojen riittävän tuuletuksen aikaansaamiseksi. Näissä tiloissa hengitysilman virtausvastus hengitysteissä on suurentunut. Jos keuhkojen sairaus heikentää keuhkojen hapenottoa, voi tästä seurata valtimoveren happipitoisuuden lasku rasituksessa ja siihen liittyvä hengityksen nopeuttamisen tarve. Näin voi tapahtua keuhkokudoksen sairauksissa (keuhkolaajentuma, keuhkon sidekudossairaudet) tai keuhkoverenkierron häiriöissä (keuhkoveritulppa).

Hengityksen säätelyn häiriössä, jossa hengitys kiihtyy tarpeettomasti (hyperventilaatio), hengenahdistusoire on yleinen.

Astma

Astma on tavallisin sairaus, joka voi ahtauttaa keuhkoputkia kohtauksittaisesti tai jatkuvasti. Lääkärin toteamaa astmaa sairastaa Suomessa n. 10 % aikuisista ja lapsista. Astmalle on tyypillistä, että keuhkoputkilla on poikkeava taipumus supistua erilaisten ärsykkeiden vuoksi. Mikäli kyseessä on allerginen astma, näitä ärsykkeitä ovat yleensä jotkin orgaaniset hiukkaset, allergeenit, jotka päästessään hengityksen mukana keuhkoputkien limakalvolle voivat laukaista allergisen keuhkoputkien supistumisreaktion monissa keuhkoputkissa samanaikaisesti. Allergisessa astmassa ahtautumista tapahtuu erityisesti pienissä keuhkoputkissa.

Astmalle on erityisen tyypillistä lisääntynyt keuhkoputkien supistumisherkkyys (hyperreaktiviteetti).

Ei-allergisessa astmassa keuhkoputkien supistumisen voivat laukaista hengitysilman erilaiset epäpuhtaudet, kylmän ilman hengittäminen tai fyysinen rasitus. Astmareaktion voivat laukaista myös hengitysteiden virustulehdukset.

Jos rasitus tapahtuu kylmässä ilmassa, esimerkiksi talvella hiihtäessä, astmareaktio ilmaantuu yleensä herkemmin kuin lämpimässä ilmassa.

Pitkäkestoisessa rasituksessa astmareaktio voi aluksi ilmaantua nopeastikin, mutta rasitusta jatkettaessa keuhkoputkien supistus voi hävitä. Tällöin myös hengityksen ahtauden tunne lievittyy.

Miten astma sitten aiheuttaa hengenahdistusta? Keuhkoputkien ahtautuminen aiheuttaa hengitysteiden virtausvastuksen kasvua, ja siten hengitystyön kasvua. Hengitysponnistelun voimistuminen aiheuttaa aikaisemmin kuvatuilla mekanismeilla hengenahdistuksen tuntemusta. Keuhkoputkien supistuminen aiheuttaa hengenahdistusta myös vagus-hermon hermopäätteistä lähtevien impulssien kautta.

Keuhkoputkien supistuminen astmareaktion aikana tapahtuu keuhkoissa epätasaisesti, läiskittäisesti. Tämän vuoksi keuhkojen tuuletuskin jakautuu epätasaisesti; huonosti tuuletetuilla alueilla keuhkorakkuloiden happipitoisuus laskee ja keuhkojen hapenottokyky huonontuu. Keuhkoihin tulee runsaasti pieniä alueita, joissa keuhkojen tuuletus ja verenkierto eivät vastaa toisiaan. Tämän vuoksi valtimoveren happipitoisuus laskee. Kaavakuva tällaisesta muutoksesta on esitetty kuvassa .

Pienentynyt valtimoveren happipitoisuus aiheuttaa keuhkotuuletuksen kiihtymistä, joka pyrkii korjaamaan hapetusta (ks. kuva). Samalla myös hengenahdistuksen tunne kasvaa.

Erittäin vaikeassa astmakohtauksessa, jolloin keuhkojen tuuletus on voimakkaasti heikentynyt, veren hiilidioksidipitoisuus voi alkaa nousta ja hengenahdistuksen tunne pahentua entisestään.

Keuhkoahtaumatauti

Keuhkoahtaumatauti (COPD, chronic obstructive pulmonary disease) on toiseksi yleisin krooninen keuhkosairaus. Sen esiintyvyys Suomen aikuisväestössä on noin 5 %. Sairauden syy on yli 90 %:lla tupakansavun hengittäminen. Noin puolet tupakoitsijoista saa keuhkoahtaumataudin 10–20 vuoden tupakoinnin jälkeen. Myös passiivisella tupakoinnilla on sama vaikutus. Suomen tupakkalaki on onneksi hyvä: savuttomuus ravintoloissa ja julkisissa tiloissa on tehokas rajoitus.

Keuhkoahtaumataudissa keuhkoputkien ahtautumisen aste vaihtelee keuhkojen eri osissa. Sairauden alkuvaiheessa ahtautumista esiintyy erityisesti pienissä keuhkoputkissa.

Keuhkoputkien ahtautuminen vaikeuttaa keuhkojen tuuletusta samalla tavalla kuin astmareaktiossa. Keuhkojen tuuletuksen jakautuminen muuttuu epätasaiseksi ja suhteessa keuhkoverenkierron jakautumiseen epäedulliseksi (ks. kuva ). Tällöin keuhkojen hapenottokyky heikkenee. Riittävän keuhkojen tuuletuksen, hapen saannin ja hiilidioksidin poiston toteuttamiseksi hengityslihaksia joudutaan käyttämään normaalia voimakkaammin, jolloin hengitystyö kasvaa. Mikäli keuhkoahtaumatauti on lievää vaikeampi, jo melko vähäinen rasitus voi aiheuttaa hengenahdistuksen tunteen.

Keuhkoahtaumatautiin voi liittyä keuhkoputkien pysyvän ahtautumisen lisäksi keuhkorakkuloiden seinämien tuhoutumista eli keuhkolaajentumaa (emfyseema). Tällainen muutos vaikeuttaa hapen ottoa keuhkorakkuloista keuhkojen hiussuonien verenkiertoon (diffuusiohäiriö). Rasituksessa keuhkolaajentuma aiheuttaa valtimoveren happipitoisuuden (PaO₂) pienentymistä, mikä puolestaan johtaa väsymiseen ja hengityksen kiihtymiseen.

Keuhkoahtaumatauti voidaan todeta parhaiten spirometrian avulla; ilman virtausnopeus ulospuhalluksessa on hidastunut suhteessa keuhkotilavuuteen, jolloin uloshengityksen sekuntikapasiteetin ja vitaalikapasiteetin suhde (FEV₁/FVC) on pienentynyt.

Keuhkoputkien ahtautuminen aiheuttaa uloshengitysilman virtauksen rajoittumista erityisesti fyysisessä rasituksessa, jossa hengitys syvenee.

Kun keuhkoputket ovat ahtautuneet, eräänä ahtautta helpottavana keinona on hengittäminen tavallista suuremmalla keuhkojen ilmatäytteisyystasolla (ks. kuva ). Tällä tavoin keuhkoputkien ahtaus voi jonkin verran lievittyä.

Tätä COPD:hen liittyvää muutosta hengitysmekaniikassa kutsutaan nimellä hyperinflaatio. Sairauteen kuuluu myös pienimpien keuhkoputkien taipumus sulkeutua voimakkaassa uloshengityksessä, mikä pienentää keuhkojen nopeaa vitaalikapasiteettia (FVC).

Rasituksen aikana hengitys syvenee samalla, kun hengitystaajuus kasvaa. Kun keuhkoahtaumatautia sairastava henkilö hengittää jo lähtötilanteessa suurella keuhkotilavuustasolla, hengityksen syvyyttä ei rasituksessa enää paljoakaan voi suurentaa; pallealihas on jo valmiiksi lähes maksimaalisessa sisäänhengitysasennossa eli lähes vaakasuorana. Sisäänhengityksen varatila keuhkoissa on sen vuoksi vähentynyt. Hengityksen mekaniikka muuttuu hyvin epäedulliseksi. Hengitystaajuutta täytyy nostaa tavanomaista suuremmaksi, jotta riittävä keuhkojen tuuletus olisi mahdollista.

Kuten kuvasta näkyy, hengitysponnistelu kasvaa voimakkaasti ja se on suhteettoman suurta verrattuna saavutettuun keuhkojen tuuletukseen. Hengenahdistuksen tunne voimistuu rasituksessa nopeasti terveeseen henkilöön verrattuna.

Kuvassa on esitetty lohkokaavion muodossa hengenahdistuksen tärkeimmät mekanismit astmassa, keuhkoahtaumataudissa ja keuhkolaajentumassa. Oleellista näissä kaikissa sairauksissa on keuhkoputkien ahtautumisesta johtuva hengitysilman liikuttamiseen tarvittavan työn kasvu. Keuhkolaajentumassa hengityksen mekaniikkaa huonontaa lisäksi keuhkojen kimmoisuuden heikentyminen; keuhkokudos ikään kuin veltostuu. Myös keuhkojen kaasujenvaihdunnan tehokkuus heikkenee tuuletuksen ja keuhkoverenkierron epätasaisuuden vuoksi. Valtimoveren happipitoisuuden madaltuminen ja sairauden vaikeimmissa muodoissa myös hiilidioksidipitoisuuden lisääntyminen aiheuttavat hengityskeskusten ylimääräistä "piiskausta" eli hermostollista stimulaatiota. Nämä mekanismit lisäävät hengitystyötä ja hengenahdistusta. Myös lihasaineenvaihdunta voi heikentyä happipitoisuuden laskun myötä, mikä aiheuttaa lihasväsymystä myös hengityslihaksissa. Tämä voi osaltaan johtaa hengenahdistustuntemuksen voimistumiseen. Kuvassa näytetty hengenahdistuksen mekanismi korostuu fyysisen rasituksen aikana.

Suurten hengitysteiden ahtauma

Suuret hengitystiet eli kurkunpään alue ja henkitorvi aiheuttavat terveellä ihmisellä suurimman osan hengitysilman fysikaalisesta ilmanvirtauksen vastuksesta. Kurkunpään alue aiheuttaa vastuksesta 50 %. Keuhkoputkien aiheuttama vastus on vain 20 %. Tämä johtuu siitä, että kaikkien keuhkoputkien yhteenlaskettu poikkipinta-ala on 300 kertaa niin suuri kuin kurkunpään, joka on vain kaksi neliösenttimetriä.

Ei siis ole mikään ihme, että jo pienetkin poikkeavuudet, jotka ahtauttavat joko kurkunpäätä tai henkitorvea, voivat vaikeuttaa hengitystä ja lisätä tarvetta hengitysponnisteluun. Osittain tämä johtuu siitä, että ilman virtaus on kapeassa ilmaraossa pyörteistä, mikä kuluttaa paljon energiaa. Kasvanut hengitystyö suhteessa saavutettuun keuhkojen tuuletukseen heikkenee ja hengenahdistus ilmaantuu herkästi varsinkin rasituksessa.

Kurkunpään ahtautumiseen voivat johtaa monet sairaudet. Yleisin syy on äänihuulihalvaus, joka useimmiten on toispuolinen, mutta se voi olla myös molemminpuolinen.

Kurkunpäätä voi ahtauttaa myös kurkunpään alueen kasvain tai kurkunpään tai kurkunkannen tulehdus.

Kurkunpään ahtautuminen aiheuttaa erityisesti sisäänhengityksen vaikeutumista. Hengitys voi tällöin aikaansaada voimakkaan, ilman stetoskooppiakin kuultavan vinkuvan äänen sisäänhengityksessä (stridor).

Kurkunpää voi ahtautua myös ajoittaisesti, esimerkiksi voimakkaan fyysisen liikunnan yhteydessä. Kyseessä on tällöin useimmiten toiminnallinen äänihuulisalpaus (vocal cord dysfunction, VCD). Tälle sairaudelle on tyypillistä, että äänihuulet lähentyvät toisiaan sisäänhengityksen aikana, eli vastoin äänihuulten normaalia avautuvaa liikettä hengityksen aikana. Tällöin sisäänhengitys voi vaikeutua erittäin voimakkaasti ja henkilö voi luulla tukehtuvansa. Samalla useimmiten kuuluu voimakasta sisäänhengityksen vinkunaa.

Henkitorven ahtautuminen rasitushengenahdistuksen syynä on melko harvinaista.

Keuhkojen tilavuuden tai liikkuvuuden pienentyminen

Keuhkojen ja rintakehän liikkuvuuden rajoittuminen pienentää keuhkojen tuuletuskapasiteettia ja tekee hengityksen epätaloudelliseksi – hengitystyö suhteessa tuotettuun keuhkojen kaasujenvaihduntaan kasvaa, mikä johtaa hengenahdistukseen rasituksessa.

Useimmat keuhkokudoksen sairaudet, kuten sidekudossairaudet (fibroosit) ja keuhkorakkulatulehdus (alveoliitti) pienentävät keuhkojen toiminnallista tilavuutta ja jäykistävät keuhkoja. Hengitystyö kasvaa poikkeavan suureksi ja rasituksessa hengitystaajuus nousee tavanomaista nopeammin.

Näihin sairauksiin liittyy usein myös keuhkorakkuloiden ja keuhkokapillaarien välisen kaasujenvaihdunnan, diffuusiokapasiteetin, pienentyminen, mikä voi aiheuttaa rasituksessa syvenevää valtimoveren happivajausta. Tämä lisää entisestään tarvetta keuhkotuuletuksen kasvuun.

Nämä sairaudet aiheuttavat rasituksessa hyvin herkästi hengenahdistuksen tunteen.

Tavallisin syy, joka pienentää keuhkojen tilavuuksia, on kuitenkin lihavuus.