νέα

Η οξυγονοθεραπεία είναι μια από τις πιο συχνά χρησιμοποιούμενες μεθόδους στη σύγχρονη ιατρική, αλλά εξακολουθούν να υπάρχουν παρανοήσεις σχετικά με τις ενδείξεις της οξυγονοθεραπείας και η ακατάλληλη χρήση οξυγόνου μπορεί να προκαλέσει σοβαρές τοξικές αντιδράσεις.

Κλινική αξιολόγηση της υποξίας των ιστών

Οι κλινικές εκδηλώσεις της ιστικής υποξίας είναι ποικίλες και μη ειδικές, με τα πιο εμφανή συμπτώματα να περιλαμβάνουν δύσπνοια, δύσπνοια, ταχυκαρδία, αναπνευστική δυσχέρεια, ταχείες αλλαγές στην ψυχική κατάσταση και αρρυθμία. Για τον προσδιορισμό της παρουσίας ιστικής (σπλαχνικής) υποξίας, το γαλακτικό οξύ ορού (αυξημένο κατά την ισχαιμία και τη μειωμένη καρδιακή παροχή) και το SvO2 (μειωμένο κατά τη μειωμένη καρδιακή παροχή, την αναιμία, την αρτηριακή υποξαιμία και τον υψηλό μεταβολικό ρυθμό) είναι χρήσιμα για την κλινική αξιολόγηση. Ωστόσο, το γαλακτικό οξύ μπορεί να είναι αυξημένο σε μη υποξικές συνθήκες, επομένως η διάγνωση δεν μπορεί να γίνει αποκλειστικά με βάση την αύξηση του γαλακτικού οξέος, καθώς το γαλακτικό οξύ μπορεί επίσης να είναι αυξημένο σε συνθήκες αυξημένης γλυκόλυσης, όπως η ταχεία ανάπτυξη κακοήθων όγκων, η πρώιμη σήψη, οι μεταβολικές διαταραχές και η χορήγηση κατεχολαμινών. Άλλες εργαστηριακές τιμές που υποδηλώνουν δυσλειτουργία συγκεκριμένων οργάνων είναι επίσης σημαντικές, όπως η αυξημένη κρεατινίνη, η τροπονίνη ή τα ηπατικά ένζυμα.

Κλινική αξιολόγηση της κατάστασης αρτηριακής οξυγόνωσης

Κυάνωση. Η κυάνωση είναι συνήθως ένα σύμπτωμα που εμφανίζεται στο τελικό στάδιο της υποξίας και συχνά είναι αναξιόπιστη στη διάγνωση της υποξαιμίας και της υποξίας, επειδή μπορεί να μην εμφανιστεί σε αναιμία και κακή αιμάτωση, και είναι δύσκολο για άτομα με πιο σκούρο δέρμα να ανιχνεύσουν την κυάνωση.

Παρακολούθηση παλμικής οξυμετρίας. Η μη επεμβατική παρακολούθηση παλμικής οξυμετρίας έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως για την παρακολούθηση όλων των ασθενειών και το εκτιμώμενο SaO2 ονομάζεται SpO2. Η αρχή της παρακολούθησης παλμικής οξυμετρίας είναι ο νόμος του Bill, ο οποίος ορίζει ότι η συγκέντρωση μιας άγνωστης ουσίας σε ένα διάλυμα μπορεί να προσδιοριστεί από την απορρόφηση φωτός. Όταν το φως διέρχεται από οποιονδήποτε ιστό, το μεγαλύτερο μέρος του απορροφάται από τα στοιχεία του ιστού και το αίμα. Ωστόσο, με κάθε καρδιακό παλμό, το αρτηριακό αίμα υφίσταται παλμική ροή, επιτρέποντας στην οθόνη παλμικής οξυμετρίας να ανιχνεύει αλλαγές στην απορρόφηση φωτός σε δύο μήκη κύματος: 660 νανόμετρα (κόκκινο) και 940 νανόμετρα (υπέρυθρο). Οι ρυθμοί απορρόφησης της αναγμένης αιμοσφαιρίνης και της οξυγονωμένης αιμοσφαιρίνης είναι διαφορετικοί σε αυτά τα δύο μήκη κύματος. Μετά την αφαίρεση της απορρόφησης των μη παλμικών ιστών, μπορεί να υπολογιστεί η συγκέντρωση της οξυγονωμένης αιμοσφαιρίνης σε σχέση με τη συνολική αιμοσφαιρίνη.

Υπάρχουν ορισμένοι περιορισμοί στην παρακολούθηση της παλμικής οξυμετρίας. Οποιαδήποτε ουσία στο αίμα που απορροφά αυτά τα μήκη κύματος μπορεί να επηρεάσει την ακρίβεια των μετρήσεων, συμπεριλαμβανομένων των επίκτητων αιμοσφαιρινοπαθειών - καρβοξυαιμοσφαιρίνης και μεθαιμοσφαιριναιμίας, μπλε του μεθυλενίου και ορισμένων γενετικών παραλλαγών αιμοσφαιρίνης. Η απορρόφηση της καρβοξυαιμοσφαιρίνης σε μήκος κύματος 660 νανόμετρα είναι παρόμοια με αυτή της οξυγονωμένης αιμοσφαιρίνης. Πολύ μικρή απορρόφηση σε μήκος κύματος 940 νανόμετρα. Επομένως, ανεξάρτητα από τη σχετική συγκέντρωση της κορεσμένης με μονοξείδιο του άνθρακα αιμοσφαιρίνης και της κορεσμένης με οξυγόνο αιμοσφαιρίνης, το SpO2 θα παραμείνει σταθερό (90%~95%). Στη μεθαιμοσφαιριναιμία, όταν ο αιμικός σίδηρος οξειδώνεται σε σιδηρούχο κατάσταση, η μεθαιμοσφαιρίνη εξισώνει τους συντελεστές απορρόφησης δύο μηκών κύματος. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα το SpO2 να ποικίλλει μόνο εντός του εύρους 83% έως 87% εντός ενός σχετικά ευρέος εύρους συγκεντρώσεων μεθαιμοσφαιρίνης. Σε αυτήν την περίπτωση, απαιτούνται τέσσερα μήκη κύματος φωτός για τη μέτρηση του οξυγόνου στο αρτηριακό αίμα για τη διάκριση μεταξύ των τεσσάρων μορφών αιμοσφαιρίνης.

Η παρακολούθηση παλμικής οξυμετρίας βασίζεται σε επαρκή παλμική ροή αίματος. Επομένως, η παρακολούθηση παλμικής οξυμετρίας δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε υποαιμάτωση με σοκ ή όταν χρησιμοποιούνται μη παλμικές συσκευές κοιλιακής υποβοήθησης (όπου η καρδιακή παροχή αντιπροσωπεύει μόνο ένα μικρό μέρος της καρδιακής παροχής). Σε σοβαρή τριγλώχινα ανεπάρκεια, η συγκέντρωση δεοξυαιμοσφαιρίνης στο φλεβικό αίμα είναι υψηλή και ο παλμός του φλεβικού αίματος μπορεί να οδηγήσει σε χαμηλές μετρήσεις κορεσμού οξυγόνου στο αίμα. Σε σοβαρή αρτηριακή υποξαιμία (SaO2<75%), η ακρίβεια μπορεί επίσης να μειωθεί, καθώς αυτή η τεχνική δεν έχει ποτέ επικυρωθεί εντός αυτού του εύρους. Τέλος, όλο και περισσότεροι άνθρωποι συνειδητοποιούν ότι η παρακολούθηση παλμικής οξυμετρίας μπορεί να υπερεκτιμά τον κορεσμό της αρτηριακής αιμοσφαιρίνης έως και 5-10 ποσοστιαίες μονάδες, ανάλογα με τη συγκεκριμένη συσκευή που χρησιμοποιείται από άτομα με πιο σκούρο δέρμα.

PaO2/FIO2. Ο λόγος PaO2/FIO2 (συνήθως αναφέρεται ως λόγος P/F, που κυμαίνεται από 400 έως 500 mm Hg) αντικατοπτρίζει τον βαθμό της μη φυσιολογικής ανταλλαγής οξυγόνου στους πνεύμονες και είναι ιδιαίτερα χρήσιμος σε αυτό το πλαίσιο, καθώς ο μηχανικός αερισμός μπορεί να ρυθμίσει με ακρίβεια το FIO2. Ο λόγος AP/F μικρότερος από 300 mm Hg υποδεικνύει κλινικά σημαντικές ανωμαλίες στην ανταλλαγή αερίων, ενώ ο λόγος P/F μικρότερος από 200 mm Hg υποδεικνύει σοβαρή υποξαιμία. Οι παράγοντες που επηρεάζουν τον λόγο P/F περιλαμβάνουν τις ρυθμίσεις αερισμού, την θετική τελοεκπνευστική πίεση και το FIO2. Η επίδραση των αλλαγών στο FIO2 στον λόγο P/F ποικίλλει ανάλογα με τη φύση της πνευμονικής βλάβης, το κλάσμα αναστόμωσης και το εύρος των αλλαγών στο FIO2. Ελλείψει PaO2, το SpO2/FIO2 μπορεί να χρησιμεύσει ως ένας λογικός εναλλακτικός δείκτης.

Διαφορά μερικής πίεσης οξυγόνου στις κυψελίδες (Aa PO2). Η διαφορική μέτρηση Aa PO2 είναι η διαφορά μεταξύ της υπολογισμένης μερικής πίεσης οξυγόνου στις κυψελίδες και της μετρούμενης μερικής πίεσης οξυγόνου στις αρτηρίες, η οποία χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της αποτελεσματικότητας της ανταλλαγής αερίων.

Η «φυσιολογική» διαφορά Aa PO2 για την αναπνοή ατμοσφαιρικού αέρα σε επίπεδο θάλασσας ποικίλλει ανάλογα με την ηλικία, κυμαινόμενη από 10 έως 25 mm Hg (2,5+0,21 x ηλικία [έτη]). Ο δεύτερος παράγοντας που επηρεάζει είναι το FIO2 ή το PAO2. Εάν κάποιος από αυτούς τους δύο παράγοντες αυξηθεί, η διαφορά στο Aa PO2 θα αυξηθεί. Αυτό συμβαίνει επειδή η ανταλλαγή αερίων στα κυψελιδικά τριχοειδή αγγεία συμβαίνει στο πιο επίπεδο τμήμα (κλίση) της καμπύλης διάσπασης οξυγόνου της αιμοσφαιρίνης. Υπό τον ίδιο βαθμό φλεβικής ανάμειξης, η διαφορά στο PO2 μεταξύ του μεικτού φλεβικού αίματος και του αρτηριακού αίματος θα αυξηθεί. Αντίθετα, εάν το κυψελιδικό PO2 είναι χαμηλό λόγω ανεπαρκούς αερισμού ή μεγάλου υψομέτρου, η διαφορά Aa θα είναι χαμηλότερη από το φυσιολογικό, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε υποεκτίμηση ή ανακριβή διάγνωση πνευμονικής δυσλειτουργίας.

Δείκτης οξυγόνωσης. Ο δείκτης οξυγόνωσης (OI) μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ασθενείς που υποβάλλονται σε μηχανικό αερισμό για την αξιολόγηση της απαιτούμενης έντασης υποστήριξης αερισμού για τη διατήρηση της οξυγόνωσης. Περιλαμβάνει τη μέση πίεση των αεραγωγών (MAP, σε cm H2O), το FIO2 και το PaO2 (σε mm Hg) ή το SpO2, και εάν υπερβαίνει το 40, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πρότυπο για εξωσωματική θεραπεία οξυγόνωσης μεμβράνης. Κανονική τιμή μικρότερη από 4 cm H2O/mm Hg. Λόγω της ομοιόμορφης τιμής cm H2O/mm Hg (1,36), οι μονάδες συνήθως δεν περιλαμβάνονται στην αναφορά αυτής της αναλογίας.

Ενδείξεις για οξεία οξυγονοθεραπεία
Όταν οι ασθενείς αντιμετωπίζουν δυσκολία στην αναπνοή, συνήθως απαιτείται χορήγηση οξυγόνου πριν από τη διάγνωση της υποξαιμίας. Όταν η αρτηριακή μερική πίεση οξυγόνου (PaO2) είναι κάτω από 60 mm Hg, η πιο σαφής ένδειξη πρόσληψης οξυγόνου είναι η αρτηριακή υποξαιμία, η οποία συνήθως αντιστοιχεί σε κορεσμό αρτηριακού οξυγόνου (SaO2) ή περιφερικό κορεσμό οξυγόνου (SpO2) από 89% έως 90%. Όταν η PaO2 πέσει κάτω από 60 mm Hg, ο κορεσμός οξυγόνου στο αίμα μπορεί να μειωθεί απότομα, οδηγώντας σε σημαντική μείωση της περιεκτικότητας σε αρτηριακό οξυγόνο και ενδεχομένως προκαλώντας υποξία ιστών.

Εκτός από την αρτηριακή υποξαιμία, η χορήγηση οξυγόνου μπορεί να είναι απαραίτητη σε σπάνιες περιπτώσεις. Η σοβαρή αναιμία, το τραύμα και οι χειρουργικά κρίσιμοι ασθενείς μπορούν να μειώσουν την υποξία των ιστών αυξάνοντας τα επίπεδα αρτηριακού οξυγόνου. Για ασθενείς με δηλητηρίαση από μονοξείδιο του άνθρακα (CO), η χορήγηση οξυγόνου μπορεί να αυξήσει την περιεκτικότητα σε διαλυμένο οξυγόνο στο αίμα, να αντικαταστήσει το CO που είναι συνδεδεμένο με την αιμοσφαιρίνη και να αυξήσει την αναλογία της οξυγονωμένης αιμοσφαιρίνης. Μετά την εισπνοή καθαρού οξυγόνου, ο χρόνος ημιζωής της καρβοξυαιμοσφαιρίνης είναι 70-80 λεπτά, ενώ ο χρόνος ημιζωής κατά την αναπνοή ατμοσφαιρικού αέρα είναι 320 λεπτά. Υπό συνθήκες υπερβαρικού οξυγόνου, ο χρόνος ημιζωής της καρβοξυαιμοσφαιρίνης μειώνεται σε λιγότερο από 10 λεπτά μετά την εισπνοή καθαρού οξυγόνου. Το υπερβαρικό οξυγόνο χρησιμοποιείται γενικά σε καταστάσεις με υψηλά επίπεδα καρβοξυαιμοσφαιρίνης (>25%), καρδιακή ισχαιμία ή αισθητηριακές ανωμαλίες.

Παρά την έλλειψη υποστηρικτικών δεδομένων ή τα ανακριβή δεδομένα, άλλες ασθένειες μπορεί επίσης να ωφεληθούν από τη συμπληρωματική χορήγηση οξυγόνου. Η οξυγονοθεραπεία χρησιμοποιείται συνήθως για την αθροιστική κεφαλαλγία, την κρίση δρεπανοκυτταρικού πόνου, την ανακούφιση από την αναπνευστική δυσχέρεια χωρίς υποξαιμία, τον πνευμοθώρακα και το εμφύσημα του μεσοθωρακίου (που προάγει την απορρόφηση αέρα από το στήθος). Υπάρχουν στοιχεία που υποδηλώνουν ότι η υψηλή ενδοεγχειρητική χορήγηση οξυγόνου μπορεί να μειώσει τη συχνότητα εμφάνισης λοιμώξεων στο χειρουργικό σημείο. Ωστόσο, η συμπληρωματική χορήγηση οξυγόνου δεν φαίνεται να μειώνει αποτελεσματικά τη μετεγχειρητική ναυτία/έμετο.

Με τη βελτίωση της ικανότητας παροχής οξυγόνου σε εξωτερικούς ασθενείς, αυξάνεται και η χρήση μακροχρόνιας οξυγονοθεραπείας (LTOT). Τα πρότυπα για την εφαρμογή μακροχρόνιας οξυγονοθεραπείας είναι ήδη πολύ σαφή. Η μακροχρόνια οξυγονοθεραπεία χρησιμοποιείται συνήθως για τη χρόνια αποφρακτική πνευμονοπάθεια (ΧΑΠ).
Δύο μελέτες σε ασθενείς με υποξαιμική ΧΑΠ παρέχουν υποστηρικτικά δεδομένα για την LTOT. Η πρώτη μελέτη ήταν η δοκιμή νυχτερινής οξυγονοθεραπείας (NOTT) που διεξήχθη το 1980, στην οποία οι ασθενείς τυχαιοποιήθηκαν είτε σε νυχτερινή (τουλάχιστον 12 ώρες) είτε σε συνεχή οξυγονοθεραπεία. Στους 12 και 24 μήνες, οι ασθενείς που λαμβάνουν μόνο νυχτερινή οξυγονοθεραπεία έχουν υψηλότερο ποσοστό θνησιμότητας. Το δεύτερο πείραμα ήταν η οικογενειακή δοκιμή του Medical Research Council που διεξήχθη το 1981, στην οποία οι ασθενείς χωρίστηκαν τυχαία σε δύο ομάδες: σε εκείνους που δεν έλαβαν οξυγόνο ή σε εκείνους που έλαβαν οξυγόνο για τουλάχιστον 15 ώρες την ημέρα. Όπως και με τη δοκιμή NOTT, το ποσοστό θνησιμότητας στην αναερόβια ομάδα ήταν σημαντικά υψηλότερο. Τα άτομα και των δύο δοκιμών ήταν μη καπνιστές ασθενείς που έλαβαν τη μέγιστη θεραπεία και είχαν σταθερή κατάσταση, με PaO2 κάτω από 55 mm Hg, ή ασθενείς με πολυκυτταραιμία ή πνευμονική καρδιοπάθεια με PaO2 κάτω από 60 mm Hg.

Αυτά τα δύο πειράματα δείχνουν ότι η συμπληρωματική χορήγηση οξυγόνου για περισσότερες από 15 ώρες την ημέρα είναι καλύτερη από την πλήρη μη λήψη οξυγόνου, και η συνεχής οξυγονοθεραπεία είναι καλύτερη από τη θεραπεία μόνο τη νύχτα. Τα κριτήρια ένταξης για αυτές τις δοκιμές αποτελούν τη βάση για τις τρέχουσες ασφαλιστικές εταιρείες υγείας και την ATS για την ανάπτυξη κατευθυντήριων γραμμών LTOT. Είναι λογικό να συμπεράνουμε ότι η LTOT είναι επίσης αποδεκτή για άλλες υποξικές καρδιαγγειακές παθήσεις, αλλά προς το παρόν υπάρχει έλλειψη σχετικών πειραματικών στοιχείων. Μια πρόσφατη πολυκεντρική δοκιμή δεν διαπίστωσε διαφορά στην επίδραση της οξυγονοθεραπείας στη θνησιμότητα ή την ποιότητα ζωής για ασθενείς με ΧΑΠ με ​​υποξαιμία που δεν πληρούσε τα κριτήρια ηρεμίας ή προκλήθηκε μόνο από άσκηση.

Οι γιατροί μερικές φορές συνταγογραφούν νυχτερινή χορήγηση οξυγόνου σε ασθενείς που εμφανίζουν σοβαρή μείωση του κορεσμού οξυγόνου στο αίμα κατά τη διάρκεια του ύπνου. Προς το παρόν δεν υπάρχουν σαφή στοιχεία που να υποστηρίζουν τη χρήση αυτής της προσέγγισης σε ασθενείς με αποφρακτική υπνική άπνοια. Για ασθενείς με αποφρακτική υπνική άπνοια ή σύνδρομο υποπνοίας παχυσαρκίας που οδηγεί σε κακή νυχτερινή αναπνοή, η κύρια μέθοδος θεραπείας είναι ο μη επεμβατικός αερισμός θετικής πίεσης και όχι η χορήγηση οξυγόνου.

Ένα άλλο ζήτημα που πρέπει να ληφθεί υπόψη είναι το εάν χρειάζεται συμπλήρωση οξυγόνου κατά τη διάρκεια των αεροπορικών ταξιδιών. Τα περισσότερα εμπορικά αεροσκάφη συνήθως αυξάνουν την πίεση στην καμπίνα σε υψόμετρο ισοδύναμο με 8000 πόδια, με εισπνεόμενη τάση οξυγόνου περίπου 108 mm Hg. Για ασθενείς με πνευμονικές παθήσεις, η μείωση της εισπνεόμενης τάσης οξυγόνου (PiO2) μπορεί να προκαλέσει υποξαιμία. Πριν από το ταξίδι, οι ασθενείς θα πρέπει να υποβληθούν σε μια ολοκληρωμένη ιατρική αξιολόγηση, συμπεριλαμβανομένης της εξέτασης αερίων αρτηριακού αίματος. Εάν η PaO2 του ασθενούς στο έδαφος είναι ≥ 70 mm Hg (SpO2>95%), τότε η PaO2 του κατά την πτήση είναι πιθανό να υπερβεί τα 50 mm Hg, η οποία γενικά θεωρείται επαρκής για την αντιμετώπιση ελάχιστης σωματικής δραστηριότητας. Για ασθενείς με χαμηλό SpO2 ή PaO2, μπορεί να εξεταστεί μια δοκιμασία βάδισης 6 λεπτών ή μια δοκιμασία προσομοίωσης υποξίας, συνήθως αναπνέοντας 15% οξυγόνο. Εάν εμφανιστεί υποξαιμία κατά τη διάρκεια των αεροπορικών ταξιδιών, μπορεί να χορηγηθεί οξυγόνο μέσω ρινικής καθετήρα για την αύξηση της πρόσληψης οξυγόνου.

Βιοχημική βάση της δηλητηρίασης από οξυγόνο

Η τοξικότητα του οξυγόνου προκαλείται από την παραγωγή δραστικών ειδών οξυγόνου (ROS). Τα ROS είναι μια ελεύθερη ρίζα που προέρχεται από οξυγόνο με ένα μη ζευγαρωμένο τροχιακό ηλεκτρόνιο που μπορεί να αντιδράσει με πρωτεΐνες, λιπίδια και νουκλεϊκά οξέα, αλλοιώνοντας τη δομή τους και προκαλώντας κυτταρική βλάβη. Κατά τη διάρκεια του φυσιολογικού μιτοχονδριακού μεταβολισμού, παράγεται μια μικρή ποσότητα ROS ως σηματοδοτικό μόριο. Τα ανοσοκύτταρα χρησιμοποιούν επίσης ROS για να σκοτώσουν παθογόνα. Τα ROS περιλαμβάνουν υπεροξείδιο, υπεροξείδιο του υδρογόνου (H2O2) και ρίζες υδροξυλίου. Η υπερβολική ποσότητα ROS θα υπερβαίνει αναπόφευκτα τις κυτταρικές αμυντικές λειτουργίες, οδηγώντας σε θάνατο ή προκαλώντας κυτταρική βλάβη.

Για να περιοριστεί η βλάβη που προκαλείται από την παραγωγή ROS, ο μηχανισμός αντιοξειδωτικής προστασίας των κυττάρων μπορεί να εξουδετερώσει τις ελεύθερες ρίζες. Η υπεροξειδική δισμουτάση μετατρέπει το υπεροξείδιο σε H2O2, το οποίο στη συνέχεια μετατρέπεται σε H2O και O2 από την καταλάση και την υπεροξειδάση της γλουταθειόνης. Η γλουταθειόνη είναι ένα σημαντικό μόριο που περιορίζει τη βλάβη από τα ROS. Άλλα αντιοξειδωτικά μόρια περιλαμβάνουν την άλφα τοκοφερόλη (βιταμίνη Ε), το ασκορβικό οξύ (βιταμίνη C), τα φωσφολιπίδια και την κυστεΐνη. Ο ανθρώπινος πνευμονικός ιστός περιέχει υψηλές συγκεντρώσεις εξωκυτταρικών αντιοξειδωτικών και ισοενζύμων υπεροξειδικής δισμουτάσης, καθιστώντας τον λιγότερο τοξικό όταν εκτίθεται σε υψηλότερες συγκεντρώσεις οξυγόνου σε σύγκριση με άλλους ιστούς.

Η πνευμονική βλάβη που προκαλείται από ROS μπορεί να χωριστεί σε δύο στάδια. Πρώτον, υπάρχει η εξιδρωματική φάση, η οποία χαρακτηρίζεται από τον θάνατο των κυψελιδικών επιθηλιακών κυττάρων τύπου 1 και των ενδοθηλιακών κυττάρων, το διάμεσο οίδημα και την πλήρωση των κυψελίδων με εξιδρωματικά ουδετερόφιλα. Στη συνέχεια, υπάρχει μια φάση πολλαπλασιασμού, κατά την οποία τα ενδοθηλιακά κύτταρα και τα επιθηλιακά κύτταρα τύπου 2 πολλαπλασιάζονται και καλύπτουν την προηγουμένως εκτεθειμένη βασική μεμβράνη. Τα χαρακτηριστικά της περιόδου αποκατάστασης από τη βλάβη οξυγόνου είναι ο πολλαπλασιασμός των ινοβλαστών και η διάμεση ίνωση, αλλά το τριχοειδές ενδοθήλιο και το κυψελιδικό επιθήλιο διατηρούν μια περίπου φυσιολογική εμφάνιση.
Κλινικές εκδηλώσεις πνευμονικής τοξικότητας οξυγόνου

Το επίπεδο έκθεσης στο οποίο εμφανίζεται τοξικότητα δεν είναι ακόμη σαφές. Όταν το FIO2 είναι μικρότερο από 0,5, η κλινική τοξικότητα γενικά δεν εμφανίζεται. Πρώιμες μελέτες σε ανθρώπους έχουν διαπιστώσει ότι η έκθεση σε σχεδόν 100% οξυγόνο μπορεί να προκαλέσει αισθητηριακές ανωμαλίες, ναυτία και βρογχίτιδα, καθώς και να μειώσει την πνευμονική χωρητικότητα, την πνευμονική διαχυτική ικανότητα, την πνευμονική συμμόρφωση, το PaO2 και το pH. Άλλα ζητήματα που σχετίζονται με την τοξικότητα του οξυγόνου περιλαμβάνουν την απορροφητική ατελεκτασία, την υπερκαπνία που προκαλείται από οξυγόνο, το σύνδρομο οξείας αναπνευστικής δυσχέρειας (ARDS) και τη νεογνική βρογχοπνευμονική δυσπλασία (BPD).
Απορροφητική ατελεκτασία. Το άζωτο είναι ένα αδρανές αέριο που διαχέεται πολύ αργά στην κυκλοφορία του αίματος σε σύγκριση με το οξυγόνο, παίζοντας έτσι ρόλο στη διατήρηση της κυψελιδικής διαστολής. Όταν χρησιμοποιείται 100% οξυγόνο, λόγω του ρυθμού απορρόφησης οξυγόνου που υπερβαίνει τον ρυθμό χορήγησης φρέσκου αερίου, η ανεπάρκεια αζώτου μπορεί να οδηγήσει σε κυψελιδική κατάρρευση σε περιοχές με χαμηλότερο λόγο κυψελιδικού αερισμού και αιμάτωσης (V/Q). Ειδικά κατά τη διάρκεια της χειρουργικής επέμβασης, η αναισθησία και η παράλυση μπορούν να οδηγήσουν σε μείωση της υπολειμματικής πνευμονικής λειτουργίας, προάγοντας την κατάρρευση των μικρών αεραγωγών και των κυψελίδων, με αποτέλεσμα την ταχεία έναρξη ατελεκτασίας.

Υπερκαπνία που προκαλείται από οξυγόνο. Οι ασθενείς με σοβαρή ΧΑΠ είναι επιρρεπείς σε σοβαρή υπερκαπνία όταν εκτίθενται σε υψηλές συγκεντρώσεις οξυγόνου κατά την επιδείνωση της κατάστασής τους. Ο μηχανισμός αυτής της υπερκαπνίας είναι ότι αναστέλλεται η ικανότητα της υποξαιμίας να προκαλεί την αναπνοή. Ωστόσο, σε κάθε ασθενή, υπάρχουν δύο άλλοι μηχανισμοί που εμπλέκονται σε διαφορετικό βαθμό.
Η υποξαιμία σε ασθενείς με ΧΑΠ είναι το αποτέλεσμα της χαμηλής κυψελιδικής μερικής πίεσης οξυγόνου (PAO2) στην περιοχή χαμηλού V/Q. Προκειμένου να ελαχιστοποιηθεί η επίδραση αυτών των περιοχών χαμηλού V/Q στην υποξαιμία, δύο αντιδράσεις της πνευμονικής κυκλοφορίας - η υποξική πνευμονική αγγειοσύσπαση (HPV) και η υπερκαπνική πνευμονική αγγειοσύσπαση - θα μεταφέρουν τη ροή του αίματος σε καλά αεριζόμενους χώρους. Όταν η συμπλήρωση οξυγόνου αυξάνει την PAO2, ο HPV μειώνεται σημαντικά, αυξάνοντας την αιμάτωση σε αυτές τις περιοχές, με αποτέλεσμα περιοχές με χαμηλότερο λόγο V/Q. Αυτοί οι πνευμονικοί ιστοί είναι πλέον πλούσιοι σε οξυγόνο, αλλά έχουν ασθενέστερη ικανότητα αποβολής του CO2. Η αυξημένη αιμάτωση αυτών των πνευμονικών ιστών έχει το κόστος της θυσίας περιοχών με καλύτερο αερισμό, οι οποίες δεν μπορούν να απελευθερώσουν μεγάλες ποσότητες CO2 όπως πριν, οδηγώντας σε υπερκαπνία.

Ένας άλλος λόγος είναι το εξασθενημένο φαινόμενο Haldane, που σημαίνει ότι σε σύγκριση με το οξυγονωμένο αίμα, το αποξυγονωμένο αίμα μπορεί να μεταφέρει περισσότερο CO2. Όταν η αιμοσφαιρίνη αποξυγονώνεται, δεσμεύει περισσότερα πρωτόνια (H+) και CO2 με τη μορφή αμινοεστέρων. Καθώς η συγκέντρωση της αποξυαιμοσφαιρίνης μειώνεται κατά τη διάρκεια της οξυγονοθεραπείας, μειώνεται επίσης η ρυθμιστική ικανότητα του CO2 και του H+, αποδυναμώνοντας έτσι την ικανότητα του φλεβικού αίματος να μεταφέρει CO2 και οδηγώντας σε αύξηση της PaCO2.

Κατά την παροχή οξυγόνου σε ασθενείς με χρόνια κατακράτηση CO2 ή σε ασθενείς υψηλού κινδύνου, ειδικά σε περίπτωση ακραίας υποξαιμίας, είναι εξαιρετικά σημαντικό να ρυθμίζεται με ακρίβεια το FIO2 για να διατηρείται το SpO2 στο εύρος 88%~90%. Πολλαπλές αναφορές περιστατικών δείχνουν ότι η μη ρύθμιση του O2 μπορεί να οδηγήσει σε δυσμενείς συνέπειες. Μια τυχαιοποιημένη μελέτη που διεξήχθη σε ασθενείς με οξεία επιδείνωση της ΧΑΠ καθ' οδόν προς το νοσοκομείο το έχει αναμφισβήτητα αποδείξει αυτό. Σε σύγκριση με τους ασθενείς χωρίς περιορισμό οξυγόνου, οι ασθενείς που τυχαιοποιήθηκαν σε συμπληρωματική χορήγηση οξυγόνου για τη διατήρηση του SpO2 στο εύρος 88% έως 92% είχαν σημαντικά χαμηλότερα ποσοστά θνησιμότητας (7% έναντι 2%).

ARDS και BPD. Οι άνθρωποι έχουν ανακαλύψει εδώ και καιρό ότι η τοξικότητα οξυγόνου σχετίζεται με την παθοφυσιολογία του ARDS. Σε μη ανθρώπινα θηλαστικά, η έκθεση σε 100% οξυγόνο μπορεί να οδηγήσει σε διάχυτη κυψελιδική βλάβη και τελικά σε θάνατο. Ωστόσο, τα ακριβή στοιχεία τοξικότητας οξυγόνου σε ασθενείς με σοβαρές πνευμονικές παθήσεις είναι δύσκολο να διακριθούν από τη βλάβη που προκαλείται από υποκείμενες ασθένειες. Επιπλέον, πολλές φλεγμονώδεις ασθένειες μπορούν να προκαλέσουν ανοδική ρύθμιση της αντιοξειδωτικής αμυντικής λειτουργίας. Επομένως, οι περισσότερες μελέτες δεν έχουν καταφέρει να αποδείξουν μια συσχέτιση μεταξύ της υπερβολικής έκθεσης σε οξυγόνο και της οξείας πνευμονικής βλάβης ή ARDS.

Η πνευμονική νόσος της υαλώδους μεμβράνης είναι μια ασθένεια που προκαλείται από την έλλειψη επιφανειοδραστικών ουσιών, η οποία χαρακτηρίζεται από κυψελιδική κατάρρευση και φλεγμονή. Τα πρόωρα νεογνά με νόσο της υαλώδους μεμβράνης συνήθως χρειάζονται εισπνοή υψηλών συγκεντρώσεων οξυγόνου. Η τοξικότητα του οξυγόνου θεωρείται σημαντικός παράγοντας στην παθογένεση της BPD, ακόμη και σε νεογνά που δεν χρειάζονται μηχανικό αερισμό. Τα νεογνά είναι ιδιαίτερα ευάλωτα σε υψηλή βλάβη από οξυγόνο επειδή οι κυτταρικές τους αντιοξειδωτικές αμυντικές λειτουργίες δεν έχουν ακόμη αναπτυχθεί και ωριμάσει πλήρως. Η αμφιβληστροειδοπάθεια της προωρότητας είναι μια ασθένεια που σχετίζεται με επαναλαμβανόμενο στρες υποξίας/υπεροξίας, και αυτό το φαινόμενο έχει επιβεβαιωθεί στην αμφιβληστροειδοπάθεια της προωρότητας.
Η συνεργιστική επίδραση της πνευμονικής τοξικότητας οξυγόνου

Υπάρχουν διάφορα φάρμακα που μπορούν να ενισχύσουν την τοξικότητα του οξυγόνου. Το οξυγόνο αυξάνει τα ROS που παράγονται από τη βλεομυκίνη και απενεργοποιεί την υδρολάση της βλεομυκίνης. Στα χάμστερ, η υψηλή μερική πίεση οξυγόνου μπορεί να επιδεινώσει την πνευμονική βλάβη που προκαλείται από τη βλεομυκίνη, και αναφορές περιστατικών έχουν επίσης περιγράψει ARDS σε ασθενείς που έχουν λάβει θεραπεία με βλεομυκίνη και εκτέθηκαν σε υψηλό FIO2 κατά την περιεγχειρητική περίοδο. Ωστόσο, μια προοπτική δοκιμή απέτυχε να δείξει συσχέτιση μεταξύ έκθεσης σε υψηλή συγκέντρωση οξυγόνου, προηγούμενης έκθεσης σε βλεομυκίνη και σοβαρής μετεγχειρητικής πνευμονικής δυσλειτουργίας. Το paraquat είναι ένα εμπορικό ζιζανιοκτόνο που είναι ένας άλλος ενισχυτής της τοξικότητας του οξυγόνου. Επομένως, όταν ασχολούμαστε με ασθενείς με δηλητηρίαση από paraquat και έκθεση σε βλεομυκίνη, το FIO2 θα πρέπει να ελαχιστοποιείται όσο το δυνατόν περισσότερο. Άλλα φάρμακα που μπορεί να επιδεινώσουν την τοξικότητα του οξυγόνου περιλαμβάνουν τη δισουλφιράμη και τη νιτροφουραντοΐνη. Οι ελλείψεις πρωτεϊνών και θρεπτικών συστατικών μπορούν να οδηγήσουν σε υψηλή βλάβη από οξυγόνο, η οποία μπορεί να οφείλεται στην έλλειψη αμινοξέων που περιέχουν θειόλη και είναι κρίσιμα για τη σύνθεση γλουταθειόνης, καθώς και στην έλλειψη αντιοξειδωτικών βιταμινών Α και Ε.
Τοξικότητα οξυγόνου σε άλλα συστήματα οργάνων

Η υπεροξία μπορεί να προκαλέσει τοξικές αντιδράσεις σε όργανα εκτός των πνευμόνων. Μια μεγάλη πολυκεντρική αναδρομική μελέτη κοόρτης έδειξε μια συσχέτιση μεταξύ αυξημένης θνησιμότητας και υψηλών επιπέδων οξυγόνου μετά από επιτυχή καρδιοπνευμονική αναζωογόνηση (ΚΑΡΠΑ). Η μελέτη διαπίστωσε ότι ασθενείς με PaO2 μεγαλύτερη από 300 mm Hg μετά από ΚΑΡΠΑ είχαν λόγο κινδύνου ενδονοσοκομειακής θνησιμότητας 1,8 (95% ΔΕ, 1,8-2,2) σε σύγκριση με ασθενείς με φυσιολογικό οξυγόνο στο αίμα ή υποξαιμία. Ο λόγος για το αυξημένο ποσοστό θνησιμότητας είναι η επιδείνωση της λειτουργίας του κεντρικού νευρικού συστήματος μετά από καρδιακή ανακοπή που προκαλείται από βλάβη υψηλής επαναιμάτωσης οξυγόνου που προκαλείται από ROS. Μια πρόσφατη μελέτη περιέγραψε επίσης αυξημένο ποσοστό θνησιμότητας σε ασθενείς με υποξαιμία μετά από διασωλήνωση στο τμήμα επειγόντων περιστατικών, το οποίο σχετίζεται στενά με τον βαθμό αυξημένης PaO2.

Για τους ασθενείς με εγκεφαλική βλάβη και εγκεφαλικό επεισόδιο, η παροχή οξυγόνου σε ασθενείς χωρίς υποξαιμία φαίνεται να μην έχει κανένα όφελος. Μια μελέτη που διεξήχθη από κέντρο τραυμάτων διαπίστωσε ότι σε σύγκριση με ασθενείς με φυσιολογικά επίπεδα οξυγόνου στο αίμα, οι ασθενείς με τραυματική εγκεφαλική βλάβη που έλαβαν θεραπεία με υψηλό οξυγόνο (PaO2>200 mm Hg) είχαν υψηλότερο ποσοστό θνησιμότητας και χαμηλότερο Glasgow Coma Score κατά το εξιτήριο. Μια άλλη μελέτη σε ασθενείς που έλαβαν υπερβαρική οξυγονοθεραπεία έδειξε κακή νευρολογική πρόγνωση. Σε μια μεγάλη πολυκεντρική δοκιμή, η συμπλήρωση οξυγόνου σε ασθενείς με οξύ εγκεφαλικό επεισόδιο χωρίς υποξαιμία (κορεσμός μεγαλύτερος από 96%) δεν είχε κανένα όφελος στη θνησιμότητα ή τη λειτουργική πρόγνωση.

Στο οξύ έμφραγμα του μυοκαρδίου (ΟΕΜ), η χορήγηση οξυγόνου ως συμπλήρωμα είναι μια συχνά χρησιμοποιούμενη θεραπεία, αλλά η αξία της οξυγονοθεραπείας για τέτοιους ασθενείς εξακολουθεί να είναι αμφιλεγόμενη. Το οξυγόνο είναι απαραίτητο στη θεραπεία ασθενών με οξύ έμφραγμα του μυοκαρδίου με συνυπάρχουσα υποξαιμία, καθώς μπορεί να σώσει ζωές. Ωστόσο, τα οφέλη της παραδοσιακής χορήγησης οξυγόνου σε περίπτωση απουσίας υποξαιμίας δεν είναι ακόμη σαφή. Στα τέλη της δεκαετίας του 1970, μια διπλά τυφλή, τυχαιοποιημένη δοκιμή ενέγραψε 157 ασθενείς με μη επιπλεγμένο οξύ έμφραγμα του μυοκαρδίου και συνέκρινε την οξυγονοθεραπεία (6 L/min) με την απουσία οξυγονοθεραπείας. Διαπιστώθηκε ότι οι ασθενείς που λάμβαναν οξυγονοθεραπεία είχαν υψηλότερη συχνότητα εμφάνισης φλεβοκομβικής ταχυκαρδίας και μεγαλύτερη αύξηση των μυοκαρδιακών ενζύμων, αλλά δεν υπήρχε διαφορά στο ποσοστό θνησιμότητας.

Σε ασθενείς με οξύ έμφραγμα του μυοκαρδίου με ανάσπαση του διαστήματος ST χωρίς υποξαιμία, η οξυγονοθεραπεία με ρινική κάνουλα στα 8 L/min δεν είναι ωφέλιμη σε σύγκριση με την εισπνοή ατμοσφαιρικού αέρα. Σε μια άλλη μελέτη σχετικά με την εισπνοή οξυγόνου στα 6 L/min και την εισπνοή ατμοσφαιρικού αέρα, δεν υπήρξε διαφορά στη θνησιμότητα και τα ποσοστά επανεισαγωγής σε διάστημα 1 έτους μεταξύ ασθενών με οξύ έμφραγμα του μυοκαρδίου. Ο έλεγχος του κορεσμού οξυγόνου στο αίμα μεταξύ 98% έως 100% και 90% έως 94% δεν έχει κανένα όφελος σε ασθενείς με καρδιακή ανακοπή εκτός νοσοκομείου. Οι πιθανές επιβλαβείς επιπτώσεις της υψηλής παροχής οξυγόνου στο οξύ έμφραγμα του μυοκαρδίου περιλαμβάνουν τη στένωση της στεφανιαίας αρτηρίας, τη διαταραγμένη κατανομή της ροής του αίματος στη μικροκυκλοφορία, την αυξημένη λειτουργική παράκαμψη οξυγόνου, τη μειωμένη κατανάλωση οξυγόνου και την αυξημένη βλάβη των ROS στην περιοχή με επιτυχή επαναιμάτωση.

Τέλος, κλινικές δοκιμές και μετα-αναλύσεις διερεύνησαν τις κατάλληλες τιμές-στόχους SpO2 για νοσηλευόμενους ασθενείς σε κρίσιμη κατάσταση. Μια μονοκεντρική, ανοιχτή, τυχαιοποιημένη δοκιμή που συνέκρινε τη συντηρητική οξυγονοθεραπεία (στόχος SpO2 94%~98%) με την παραδοσιακή θεραπεία (τιμή SpO2 97%~100%) διεξήχθη σε 434 ασθενείς στη μονάδα εντατικής θεραπείας. Το ποσοστό θνησιμότητας στη μονάδα εντατικής θεραπείας ασθενών που τυχαία έλαβαν συντηρητική οξυγονοθεραπεία έχει βελτιωθεί, με χαμηλότερα ποσοστά σοκ, ηπατικής ανεπάρκειας και βακτηριαιμίας. Μια επακόλουθη μετα-ανάλυση περιελάμβανε 25 κλινικές δοκιμές που στρατολόγησαν πάνω από 16.000 νοσηλευόμενους ασθενείς με ποικίλες διαγνώσεις, όπως εγκεφαλικό επεισόδιο, τραύμα, σήψη, έμφραγμα του μυοκαρδίου και επείγουσα χειρουργική επέμβαση. Τα αποτελέσματα αυτής της μετα-ανάλυσης έδειξαν ότι οι ασθενείς που έλαβαν συντηρητικές στρατηγικές οξυγονοθεραπείας είχαν αυξημένο ποσοστό θνησιμότητας εντός νοσοκομείου (σχετικός κίνδυνος, 1,21· 95% CI, 1,03-1,43).

Ωστόσο, δύο επόμενες δοκιμές μεγάλης κλίμακας δεν κατάφεραν να καταδείξουν καμία επίδραση των συντηρητικών στρατηγικών οξυγονοθεραπείας στον αριθμό των ημερών χωρίς αναπνευστήρες σε ασθενείς με πνευμονοπάθεια ή στο ποσοστό επιβίωσης 28 ημερών σε ασθενείς με ARDS. Πρόσφατα, μια μελέτη 2541 ασθενών που λάμβαναν μηχανικό αερισμό διαπίστωσε ότι η στοχευμένη χορήγηση οξυγόνου εντός τριών διαφορετικών εύρων SpO2 (88%~92%, 92%~96%, 96%~100%) δεν επηρέασε τα αποτελέσματα όπως οι ημέρες επιβίωσης, η θνησιμότητα, η καρδιακή ανακοπή, η αρρυθμία, το έμφραγμα του μυοκαρδίου, το εγκεφαλικό επεισόδιο ή ο πνευμοθώρακας χωρίς μηχανικό αερισμό εντός 28 ημερών. Με βάση αυτά τα δεδομένα, οι οδηγίες της Βρετανικής Πνευμονολογικής Εταιρείας συνιστούν ένα εύρος στόχου SpO2 από 94% έως 98% για τους περισσότερους ενήλικες νοσηλευόμενους ασθενείς. Αυτό είναι λογικό επειδή το SpO2 εντός αυτού του εύρους (λαμβάνοντας υπόψη το σφάλμα ± 2%~3% των παλμικών οξύμετρων) αντιστοιχεί σε ένα εύρος PaO2 65-100 mm Hg, το οποίο είναι ασφαλές και επαρκές για τα επίπεδα οξυγόνου στο αίμα. Για ασθενείς που διατρέχουν κίνδυνο υπερκαπνικής αναπνευστικής ανεπάρκειας, το 88% έως 92% είναι ένας ασφαλέστερος στόχος για την αποφυγή της υπερκαπνίας που προκαλείται από το O2.