Fråga 2 – 2016

Exposition för brandrök – Jens Ellingsen

Introduktion
Vid bränder bildas hetta och brandrök. Brandoffer drabbas genom brännskador, brandröksinhalation och genom att utsättas för en syrefattig miljö. De har dessutom ofta traumatiska skador. 60 – 80 % av dödsfallen i samband med bränder orsakas av brandröksinhalation(1). Brandrök är ingen enhetlig entitet, utan en variabel blandning av gaser, vätskepartiklar och fasta partiklar där sammansättningen beror främst på vilka ämnen som brinner och syretillgången. Brandrök orsakar skada genom hetta samt genom inhalation av retande gaser och systemiskt verkande toxiner, varav kolmonoxid (CO) och cyanväte (vätecyanid, HCN) är de viktigaste(2). Dessutom bidrar brandröken till en hypoxisk miljö genom att tränga undan syrgas. Rökgaserna kan utlösa försämringsepisoder av underliggande sjukdomar såsom KOL eller astma.

Patofysiologi, etiologi
Den brännskada som orsakas av brandröken drabbar främst de övre luftvägarna, eftersom värmen snabbt avges till vävnaderna och larynxreflexer skyddar de nedre luftvägarna(2). Vid inhalation av ånga eller explosiva gaser kan brännskador ses också nedanför larynx. Hettan förstör epitelcellslagret, denaturerar proteiner och aktiverar fria nervändar vilket startar en inflammatorisk kaskad(3). Resultatet är vasodilatation och ökad kärlpermeabilitet vilket leder till ödem som kan progrediera under 12 – 24 timmar och orsaka luftvägshinder(4). Den inflammatoriska processen medför även ökad produktion av sekret (ökat utträde av vätska och proteiner, ökad mängd nekrotiskt cellmaterial) vilket kan leda till slempluggar och atelektaser, faktorer som kan försämra gasutbytet(3). Förstörda flimmerhår medför försämrad rengöring av luftvägarna med åtföljande risk för bakteriella infektioner.

En mängd olika retande gaser kan bildas vid bränder, särskilt när plastmaterial, gummi, cellulosa, silke och ylle brinner: ammoniak, klorin, väteklorid, svaveldioxid, aldehyder, vätesulfid, nitrösa gaser, fosgen med flera. Slutna utrymmen med dålig syretillförsel och därmed ofullständig förbränning innebär större mängder retande gaser(5). Vid bränder inom industrin eller i militära sammanhang kan metallångor (t.ex. zinkoxid), fosforinnehållande gaser, fluorväten, svaveltrioxid, titantetraklorid, teflonångor med flera förekomma(4).

De retande gaserna deponeras på olika nivåer i luftvägarna, och orsakar därmed primärt olika typer av symptom(4). De mer vattenlösliga substanserna, och de större partiklarna, hamnar i de övre luftvägarna där de orsakar skada och symptom, medan mindre vattenlösliga ämnen hamnar djupare i luftvägsträdet. Skadan orsakas dels genom en direkt toxisk effekt på luftvägsepitel och kapillärernas endotel, vilket startar ett inflammatoriskt svar, och dels genom att stimulera vasomotoriska och sensoriska nervändar att frisätta neuropeptider med bronkkonstringerande och proinflammatoriska egenskaper(3, 6). Den inflammatoriska reaktionen har effekter liknande de som beskrivs ovan vid brännskada, och bilden i de nedre luftvägarna blir beroende på graden av exponering den av en akut trakeobronkit, bronkiolit, pneumonit(5) eller i svåra fall alveolskada(7) och tillståndet sammanfattas i begreppet akut kemisk/toxisk pneumonit. Förlust av surfaktant bidrar till atelektasbildning och den ökade kärlpermeabiliteten kan orsaka lungödem(2). Detta i kombination med minskad hypoxisk vasokonstriktion, ökat blodflöde till skadade delar av lungorna och områden av atelektaser orsakar ventilations-perfusionsdefekter och därmed hypoxi(6).

Systemtoxiska effekter ses framför allt av CO (som bildas vid anaerob förbränning av alla typer av kolväten) och HCN (brand i exempelvis plaster, polyuretan, nylon, ylle, silke, gummi, papper med mera) som båda orsakar vävnadshypoxi med stor risk för dödlig utgång(2, 4). Risken för exponering är störst vid brand under syrefattiga förhållanden, som stängda rum(8). Systemtoxiska effekter ses dessutom av vissa andra retande gaser.

CO är helt lukt-, smak- och färgfri och är inte heller vävnadsretande(5). Toxiciteten beror på dess affinitet för hemoglobin, som är 200 gånger starkare än syrgasens, vilket leder till bildning av karboxihemoglobin och därmed minskad mängd oxihemoglobin. Vidare orsakar CO en vänsterförskjutning av oxihemoglobinets dissociationskurva(9). Värt att notera i sammanhanget är att syrgastrycket (pO₂) inte förändras nämnvärt, och att de flesta pulsoximetrar inte kan skilja på karboxi- och oxihemoglobin varför den uppmätta saturationen är falskt god(4). CO är också toxiskt genom att binda till intracellulära hemproteiner såsom cytokromoxidas vilket försämrar cellandningen. Dessutom har CO direkta inflammatoriska effekter(9).

HCN är färglös men har en karakteristisk mandeldoft, som dock inte uppfattas av alla människor(10). Det är ett snabbverkande och potent gift som verkar huvudsakligen genom bindning till cytokromoxidas, vilket effektivt inhiberar cellandningen genom minskad oxidativ fosforylering(1). Resultatet blir anaerob metabolism med snabb tömning av kroppens förråd av adenosintrifosfat (ATP) och laktacidos.

Akuta kliniska manifestationer
De akuta problem som orsakas av brandrök innefattas på engelska av begreppet inhalation injury, inhalationsskada. (Till detta begrepp räknas också inhalation av toxiska ämnen från andra källor än bränder.) Det saknas dock tydliga definitioner och kriterier, såväl för klinisk verksamhet som för forskningsändamål, och därmed saknas också enhetliga system för att bedöma svårighetsgraden(11).

I och omkring de övre luftvägarna kan bortsvedda hårstrån, erytem/brännskador, ansiktssvullnad och sotpartiklar runt mun/näsborrar ses(3). Patienterna kan klaga på kliande ögon, irritation i näsa och hals, nästäppa, svullnad i luftvägarna och förändrad röst. Övre luftvägshinder och stridor kan uppkomma genom ödem, främst i larynxregionen. Detta ödem kan komma omedelbart eller med upp till ett dygns fördröjning(4). Laryngospasm förekommer(4).

Skador i de nedre luftvägarna kan manifesteras som hosta, sotiga upphostningar, obstruktivitet som kan vara uttalad med trånghetskänsla i bröstet, bröstsmärta och pipig andning, samt bronkospasm(3, 4), och tillståndet benämns akut kemisk/toxisk pneumonit(7). Vid bronkoskopi kan man se sot, erytem, ulcerationer, slemhinnesvullnad och framför allt hyperemi, som uppges vara patognomont för inhalationsskador(3). Lungröntgen kan vara normal, särskilt tidigt i förloppet, men atelektaser, pneumoniska förtätningar och icke-kardiellt lungödem förekommer(3, 7). Med tilltagande lungödem, atelektaser och slempluggar utvecklar patienten gradvis andningssvikt med dyspné, ökat andningsarbete, takypné, auxiliär andningsmuskulatur, cyanos, hypoxi och i förlängningen medvetandepåverkan. Akut lungskada (ALI) och/eller akut respiratoriskt distressyndrom (ARDS) kan uppkomma. Symptomen från de nedre luftvägarna kan i den akuta fasen komma med en fördröjning på upp till tre dygn(2, 4).

Till detta kan SIRS (systemiskt inflammationsresponssyndrom) komma, med risk för multiorganpåverkan och ibland sekundär ALI/ARDS till följd av andra brännskador, trauma eller i senare skede bakteriella infektioner(3).

De systemtoxiska ämnena CO och HCN orsakar först allmänsymptom som huvudvärk, yrsel, myalgi, illamående och kräkningar. Med tilltagande vävnadshypoxi kommer hyperventilation och dyspné följt av tillagande respiratorisk, cirkulatorisk och neurologisk påverkan. I slutstadiet inträder koma, kramper, bradykardi, hypotension och till slut döden(1, 9).

Andra systemtoxiner kan medföra influensaliknande symptombild, gastrointestinala symptom, njurtoxicitet, kardiomyopati med mera(4). Det förstnämnda tillståndet kallas ibland inhalationsfeber och karakteriseras av sjukdomskänsla, feber, muskelvärk, huvudvärk, nedsatt aptit och ibland, men inte alltid, luftvägssymptom av obstruktiv karaktär (hosta, pip, ronki etc)(5). Inhalationsfeber läker ut utan men inom 48 timmar och orsakas av bland annat metallångor. Det kan kliniskt vara svårt att skilja inhalationsfeber från mer allvarliga tillstånd.

En särskild entitet är RADS, reactive airways dysfunction syndrome (ungefär: dysfunktion av reaktiva luftvägar-syndrom), som också har kallats acute irritant-induced asthma (ungefär: akut astma utlöst av retande ämnen)(12). Detta definieras som astmaliknande besvär som debuterar inom ett dygn från exponering för retande gaser. Lungröntgen är normal. Den dynamiska spirometrin är i regel normal eller med endast lätt obstruktivitet, utan signifikant reversibilitet, medan provokationstest med metakolin utfaller positivt(12). Besvären försvinner oftast inom ett halvår-år, men kan bli bestående.

Kliniska manifestationer i ett medellångt perspektiv
Risken är stor för sekundära bakteriella infektioner, främst pneumoni, på grund av försämrad ciliefunktion, områden av ventilations-perfusionsdefekter och utsöndring av stora mängder nekrotiskt material i luftvägarna som i sig utgör en grogrund för bakterier och som bidrar till regional underventilation(6).

Efter ett initialt tillfrisknande kan ibland lätta luftvägssymptom (hosta, lätt dyspné) kvarstå under några veckor(4). Det händer att symptomen försämras efter 2 – 6 veckor, och i det här skedet kan radiologiskt organiserad pneumoni ses, ofta med bronchiolitis obliterans (BOOP). Mekanismen tros vara ärrbildning och fibros peribronkiellt och i bronkioler och tillståndet kan vara livshotande(5). Tillståndet uppges dock vara ovanligt efter ”vanliga” bränder(7). I sällsynta fall kan akut eosinofil pneumoni, granulomatös pneumoni med sarkoida reaktioner, allergisk alveolit och diffus pulmonell blödning uppkomma(7).

Kliniska manifestationer på lång sikt
De flesta patienter uppges överstå brandröksexponering utan bestående men(5). Det tycks dock finnas risk för bestående obstruktiv lungfunktionsnedsättning(13) och ökad sputumproduktion(5). Anatomiska förändringar som bronkiektasier, trachealstenos, endobronkiella polyper och bronkialstenos finns beskrivet(5, 6). Också lungfibros kan uppstå, särskilt vid exponering för metallångor såsom zinkoxid(4). RADS kan leda till kroniska besvär.

Utöver de lungmanifestationer som listats här ovan kan också de systemiska effekterna (vävnadshypoxi vid CO, HCN; cirkulatorisk svikt vid SIRS) ge bestående sjuklighet. Framför allt anoxiska neurologiska skador kan orsaka besvär av varierande svårighetsgrad.

Långvarig, låggradig brandröksinhalation bör nämnas. På lång sikt kan KOL, lungcancer, astma, tuberkulos och pneumoni orsakas av rökgaser inomhus(14, 15).

Omhändertagande
Det saknas nationella och internationella riktlinjer för brandröksexponering(11). Giftinformationscentralen (GIC) erbjuder grundläggande råd(8), liksom flera landsting(16). Frånvaron av riktlinjer kan delvis förklaras av att tillståndet är extremt heterogent, där varje rök är unik i sin sammansättning och patienterna har olika grad av exponering.

Ur ett kliniskt perspektiv blir diagnostiken i praktiken subjektiv, beroende på handläggande läkare och baserad till stor del på anamnes och fynd(2). De flesta författare är dock överens om principerna för det akuta omhändertagandet. Figur 1 och texten nedan visar mitt förslag till handläggnings- och bedömningsmatris, som är en tolkning av följande referenser: (1-4, 6, 8, 9, 16){Rehberg, 2009 #557}.

I den första bedömningen ingår sedvanlig stabilisering enligt ABCDE, med särskild observans på risken för övre luftvägshinder. 100 % syrgas bör initialt ges till samtliga. Pulsoximetri kan vara tillräckligt i lindriga fall, men de flesta bör undersökas med artärgas där särskilt syrgastryck, laktat och om tillgängligt CO är av stort intresse. Anamnesen är viktig, där man via patienten, anhöriga, ambulanspersonal eller andra ska bilda sig en uppfattning om vad som har brunnit, under vilka omständigheter, och hur stor exponering patienten kan ha utsatts för. Pyrande brand i trångt utrymme är ett varningstecken, liksom förekomst av sotpartiklar eller brännskador runt mun/näsa, andningspåverkan, cyanos och alla typer av neurologisk påverkan, där man måste misstänka CO och HCN. Också sänkt syrgastryck, laktacidos och förhöjt CO i artärgasen utgör varningstecken. Utifrån akutbedömningen delas patienterna in i tre kategorier enligt figur 1.

Patienter med lindriga eller inga symptom och inga varningstecken observeras 4-6 timmar och kan vid andningspåverkan få syrgas på grimma. Vid symptom rekommenderas(4, 8) inhalerade kortverkande betaagonister (SABA) och inhalationssteroid (ICS) i högdos, även om det saknas evidens för den sistnämnda(3). Mätning av peak expiratory flow (PEF) är lättillgängligt och ger mycket information. Upprepa gärna. I de flesta fall behövs ingen uppföljning, men patienten måste informeras om risken för senreaktioner och instrueras att söka åter vid behov.

Patienter med måttliga symptom och/eller varningstecken som inte bedöms vara allvarliga bör läggas in, gärna på enhet med intubationsberedskap. Syrgas ges på mask eller grimma. Symptom behandlas som ovan. Lungröntgen bör genomföras, och patienten kan skrivas ut efter 24 till 48 timmar om välmående. Dynamisk spirometri vid eller strax efter utskrivning ger baslinjesvärden, och dessa patienter bör följas med upprepade mätningar polikliniskt.

Vid svåra symptom såsom larynxödem, akut andningspåverkan eller medvetslöshet bör patienten vårdas på intensivvårdsavdelning, och intubering ske liberalt. Antidot mot HCN (i första hand hydroxokobolamin, i andra hand eller vid lindriga symptom/liten misstanke tiosulfat) ska ges på vida indikationer. Det finns inget akutprov som kan verifiera HCN-förgiftning, men laktacidos och förhöjt CO (förgiftning med CO och HCN förekommer ofta samtidigt) stärker misstanken. Tillgänglig evidens har inte visat någon positiv effekt av hyperbar syrgasbehandling (HBO)(17), men då studierna inte har varit konklusiva kan i särskilt svåra fall HBO bli aktuell(6, 8). Noninvasiv ventilation (NIV) har god effekt hos de patienter som inte omedelbart måste intuberas(2). Lungröntgen och datortomografi (DT) av andningsvägarna bör utföras för att kartlägga utbredningen av lungförändringar. Laryngo- och bronkoskopi kan göras för att bekräfta diagnosen inhalationsskada och kartlägga utbredningen – man bör dock ha i åtanke att undersökningen i sig kan provocera laryngo- eller bronkospasm och förvärrade ödem, varför stor försiktighet rekommenderas särskilt hos icke-intuberade patienter. Bronkoskopisk rengöring av luftvägarna (bronkialtoalett) är mycket gynnsamt, och kan ofta behöva upprepas.

Dessa patienter bör innan utskrivning genomgå dynamisk spirometri, och gärna även statisk spirometri och diffusionskapacitetsmätning. De bör följas upp med avseende på lungfunktion med upprepade spirometrier och röntgenundersökningar, och ibland skopier på grund av risken för stenoser och andra avvikelser(6). I fall med neurologiska symptom rekommenderas uppföljning också hos neurolog eller motsvarande.

Referenser

1. Anseeuw K, Delvau N, Burillo-Putze G, De Iaco F, Geldner G, Holmstrom P, et al. Cyanide poisoning by fire smoke inhalation: a European expert consensus. European journal of emergency medicine : official journal of the European Society for Emergency Medicine. 2013;20(1):2-9.
2. Dries DJ, Endorf FW. Inhalation injury: epidemiology, pathology, treatment strategies. Scandinavian journal of trauma, resuscitation and emergency medicine. 2013;21:31.
3. Rehberg S, Maybauer MO, Enkhbaatar P, Maybauer DM, Yamamoto Y, Traber DL. Pathophysiology, management and treatment of smoke inhalation injury. Expert review of respiratory medicine. 2009;3(3):283-97.
4. Lafferty KAW, S. A.; Serebrisky, D.; Bonhomme, K.; Martinez, C. V. [Internet]. New York: WebMD LLC; 2015 [updated 2015 September 25; cited 2016 January 19]. Available from: http://emedicine.medscape.com/article/771194-overview.
5. Hendrick DJ. Toxic lung injury: inhaled agents. In: Gibson GJG, D. M.; Costabel, U.; Sterk, P. J.; Corrin, B., editor. Respiratory Medicine, Third edition. 1: Saunders; 2003. p. 807-24.
6. Walker PF, Buehner MF, Wood LA, Boyer NL, Driscoll IR, Lundy JB, et al. Diagnosis and management of inhalation injury: an updated review. Critical Care. 2015;19:351.
7. Akira M, Suganuma N. Acute and subacute chemical-induced lung injuries: HRCT findings. European journal of radiology. 2014;83(8):1461-9.
8. Brandrök [Internet]. Stockholm: Giftinformationscentralen; 2014 [updated 2014 October 24; cited 2016 January 19]. Available from: http://www.giftinformation.se/lakare/substanser/brandrok/.
9. Weaver LK. Carbon Monoxide Poisoning. New England Journal of Medicine. 2009;360(12):1217-25.
10. MacLennan L, Moiemen N. Management of cyanide toxicity in patients with burns. Burns : journal of the International Society for Burn Injuries. 2015;41(1):18-24.
11. Woodson LC. Diagnosis and grading of inhalation injury. Journal of burn care & research : official publication of the American Burn Association. 2009;30(1):143-5.
12. Brooks SM. Reactive airways dysfunction syndrome and considerations of irritant-induced Asthma. Journal of occupational and environmental medicine / American College of Occupational and Environmental Medicine. 2013;55(9):1118-20.
13. Palmieri TL. Long term outcomes after inhalation injury. Journal of burn care & research : official publication of the American Burn Association. 2009;30(1):201-3.
14. Dick S, Friend A, Dynes K, AlKandari F, Doust E, Cowie H, et al. A systematic review of associations between environmental exposures and development of asthma in children aged up to 9 years. BMJ Open. 2014;4(11).
15. Mortimer K, Gordon SB, Jindal SK, Accinelli RA, Balmes J, Martin WJ, 2nd. Household air pollution is a major avoidable risk factor for cardiorespiratory disease. Chest. 2012;142(5):1308-15.
16. Akut internmedicin [Internet]. Stockholm: Stockholms Läns Landsting; 2015 [updated 2015 October 13; cited 2016 January 20]. Available from: http://www.janusinfo.se/Behandling/Akut-internmedicin/.
17. Buckley NA, Juurlink DN, Isbister G, Bennett MH, Lavonas EJ. Hyperbaric oxygen for carbon monoxide poisoning. Cochrane Database Syst Rev. 2011(4):Cd002041.

Jens Ellingsen