أخبار

يعد العلاج بالأكسجين أحد أكثر الطرق استخدامًا في الطب الحديث، ولكن لا تزال هناك مفاهيم خاطئة حول مؤشرات العلاج بالأكسجين، ويمكن أن يؤدي الاستخدام غير السليم للأكسجين إلى حدوث تفاعلات سامة خطيرة

التقييم السريري لنقص الأكسجين في الأنسجة

تتنوع المظاهر السريرية لنقص أكسجة الأنسجة وتختلف من شخص لآخر، وتشمل أبرز أعراضها ضيق التنفس، وتسارع دقات القلب، وضيق التنفس، والتغيرات السريعة في الحالة النفسية، وعدم انتظام ضربات القلب. ولتحديد وجود نقص أكسجة الأنسجة (الحشوية)، يُعدّ قياس مستوى اللاكتات في المصل (الذي يرتفع خلال نقص التروية وانخفاض النتاج القلبي) وSvO2 (الذي ينخفض ​​خلال انخفاض النتاج القلبي، وفقر الدم، ونقص الأكسجة الشرياني، وارتفاع معدل الأيض) مفيدًا للتقييم السريري. ومع ذلك، يمكن أن يرتفع مستوى اللاكتات في الحالات غير المرتبطة بنقص الأكسجين، لذا لا يمكن إجراء التشخيص بناءً على ارتفاع مستوى اللاكتات فقط، حيث يمكن أن يرتفع مستوى اللاكتات أيضًا في حالات زيادة تحلل الجلوكوز، مثل النمو السريع للأورام الخبيثة، والإنتان المبكر، والاضطرابات الأيضية، وإعطاء الكاتيكولامينات. كما تُعد القيم المخبرية الأخرى التي تشير إلى خلل وظيفي عضوي محدد مهمة أيضًا، مثل ارتفاع الكرياتينين، والتروبونين، أو إنزيمات الكبد.

التقييم السريري لحالة الأكسجة الشريانية

الزرقة. الزرقة هي عادةً أحد أعراض نقص الأكسجين في الدم، وغالبًا ما تكون غير موثوقة في تشخيص نقص الأكسجين في الدم ونقص الأكسجين، لأنها قد لا تحدث في فقر الدم وضعف تدفق الدم، ويصعب على الأشخاص ذوي البشرة الداكنة اكتشاف الزرقة.

مراقبة قياس التأكسج النبضي. تُستخدم مراقبة قياس التأكسج النبضي غير الجراحي على نطاق واسع لمراقبة جميع الأمراض، ويُطلق على SaO2 المُقدّر اسم SpO2. مبدأ مراقبة قياس التأكسج النبضي هو قانون بيل، الذي ينص على أنه يمكن تحديد تركيز مادة غير معروفة في محلول من خلال امتصاصها للضوء. عندما يمر الضوء عبر أي نسيج، يتم امتصاص معظمه بواسطة عناصر النسيج والدم. ومع ذلك، مع كل نبضة قلب، يخضع الدم الشرياني لتدفق نبضي، مما يسمح لجهاز مراقبة قياس التأكسج النبضي باكتشاف التغيرات في امتصاص الضوء عند طولين موجيين: 660 نانومتر (أحمر) و940 نانومتر (أشعة تحت الحمراء). تختلف معدلات امتصاص الهيموغلوبين المنخفض والهيموغلوبين المؤكسج عند هذين الطولين الموجيين. بعد طرح امتصاص الأنسجة غير النابضة، يمكن حساب تركيز الهيموغلوبين المؤكسج بالنسبة للهيموغلوبين الكلي.

هناك بعض القيود على مراقبة قياس التأكسج النبضي. يمكن لأي مادة في الدم تمتص هذه الأطوال الموجية أن تتداخل مع دقة القياس، بما في ذلك اعتلالات الهيموغلوبين المكتسبة - كربوكسي هيموغلوبين وميثيموغلوبينية الدم، والميثيلين الأزرق، وبعض متغيرات الهيموغلوبين الجينية. يشابه امتصاص كربوكسي هيموغلوبين عند طول موجي 660 نانومتر امتصاص الهيموغلوبين المؤكسج؛ امتصاص ضئيل للغاية عند طول موجي 940 نانومتر. لذلك، وبغض النظر عن التركيز النسبي للهيموغلوبين المشبع بأول أكسيد الكربون والهيموغلوبين المشبع بالأكسجين، سيبقى SpO2 ثابتًا (90%~95%). في حالة ميثيموغلوبينية الدم، عندما يتأكسد حديد الهيم إلى الحالة الحديدية، يعادل الميثيموغلوبين معاملات الامتصاص لطولين موجيين. وينتج عن ذلك اختلاف SpO2 فقط في نطاق 83% إلى 87% ضمن نطاق تركيز واسع نسبيًا للميثيموغلوبين. في هذه الحالة، هناك حاجة إلى أربعة أطوال موجية من الضوء لقياس أكسجين الدم الشرياني للتمييز بين الأشكال الأربعة للهيموجلوبين.

تعتمد مراقبة قياس التأكسج النبضي على تدفق دم نابض كافٍ؛ لذلك، لا يمكن استخدام مراقبة قياس التأكسج النبضي في حالات نقص التروية الناتج عن الصدمة أو عند استخدام أجهزة مساعدة البطين غير النابضة (حيث يمثل النتاج القلبي جزءًا صغيرًا فقط من النتاج القلبي). في حالة ارتجاع الصمام ثلاثي الشرف الشديد، يكون تركيز الديوكسي هيموغلوبين في الدم الوريدي مرتفعًا، وقد يؤدي نبض الدم الوريدي إلى انخفاض قراءات تشبع الأكسجين في الدم. في حالة نقص تأكسج الدم الشرياني الشديد (SaO2 <75٪)، قد تنخفض الدقة أيضًا حيث لم يتم التحقق من صحة هذه التقنية ضمن هذا النطاق. وأخيرًا، يدرك المزيد والمزيد من الناس أن مراقبة قياس التأكسج النبضي قد تبالغ في تقدير تشبع الهيموغلوبين الشرياني بما يصل إلى 5-10 نقاط مئوية، اعتمادًا على الجهاز المحدد الذي يستخدمه الأفراد ذوو البشرة الداكنة.

PaO2/FIO2. تعكس نسبة PaO2/FIO2 (المعروفة عادةً بنسبة P/F، والتي تتراوح بين 400 و500 مم زئبق) درجة التبادل غير الطبيعي للأكسجين في الرئتين، وهي مفيدة للغاية في هذا السياق، إذ يُمكن للتهوية الميكانيكية ضبط FIO2 بدقة. تشير نسبة AP/F التي تقل عن 300 مم زئبق إلى اختلالات سريرية مهمة في تبادل الغازات، بينما تشير نسبة P/F التي تقل عن 200 مم زئبق إلى نقص تأكسج الدم الشديد. تشمل العوامل التي تؤثر على نسبة P/F إعدادات التهوية، وضغط الزفير النهائي الإيجابي، وFIO2. يختلف تأثير التغيرات في FIO2 على نسبة P/F باختلاف طبيعة إصابة الرئة، ونسبة التحويلة، ونطاق تغيرات FIO2. في حالة عدم وجود PaO2، ​​يُمكن استخدام SpO2/FIO2 كمؤشر بديل معقول.

فرق الضغط الجزئي للأكسجين الشرياني السنخي (Aa PO2). قياس فرق الضغط Aa PO2 هو الفرق بين الضغط الجزئي المحسوب للأكسجين السنخي والضغط الجزئي المقاس للأكسجين الشرياني، ويُستخدم لقياس كفاءة تبادل الغازات.

يختلف الفرق "الطبيعي" في ضغط الأكسجين في الدم (PO2) لـ Aa عند استنشاق الهواء المحيط عند مستوى سطح البحر باختلاف العمر، ويتراوح من 10 إلى 25 ملم زئبق (2.5 + 0.21 × العمر [بالسنوات]). العامل المؤثر الثاني هو FIO2 أو PAO2. إذا زاد أي من هذين العاملين، سيزداد الفرق في ضغط الأكسجين في الدم (PO2) لـ Aa. وذلك لأن تبادل الغازات في الشعيرات الدموية السنخية يحدث في الجزء الأكثر تسطحًا (المنحدر) من منحنى تفكك الأكسجين للهيموغلوبين. تحت نفس درجة الاختلاط الوريدي، سيزداد الفرق في ضغط الأكسجين في الدم (PO2) بين الدم الوريدي المختلط والدم الشرياني. على العكس من ذلك، إذا كان ضغط الأكسجين في الدم السنخي منخفضًا بسبب عدم كفاية التهوية أو الارتفاع العالي، فسيكون فرق ضغط الأكسجين في الدم (Aa) أقل من المعدل الطبيعي، مما قد يؤدي إلى التقليل من تقدير الخلل الرئوي أو تشخيصه بشكل غير دقيق.

مؤشر الأكسجين. يُمكن استخدام مؤشر الأكسجين (OI) لدى المرضى الخاضعين للتهوية الميكانيكية لتقييم شدة دعم التهوية اللازمة للحفاظ على الأكسجين. يشمل هذا المؤشر متوسط ​​ضغط مجرى الهواء (MAP، بالسنتيمتر مكعب من الماء)، وFIO2، وPaO2 (بالملليمتر زئبق) أو SpO2. وإذا تجاوز 40، يُمكن استخدامه كمعيار لعلاج الأكسجة الغشائية خارج الجسم. القيمة الطبيعية أقل من 4 سم مكعب من الماء/مم زئبق؛ ونظرًا لتساوي قيمة سم مكعب من الماء/مم زئبق (1.36)، لا تُدرج الوحدات عادةً عند الإبلاغ عن هذه النسبة.

دواعي استعمال العلاج الحاد بالأكسجين
عندما يعاني المرضى من صعوبة في التنفس، عادةً ما يكون من الضروري تزويدهم بالأكسجين قبل تشخيص نقص الأكسجة. عندما يكون الضغط الجزئي الشرياني للأكسجين (PaO2) أقل من 60 ملم زئبق، فإن أوضح مؤشر على امتصاص الأكسجين هو نقص الأكسجة الشرياني، والذي يتوافق عادةً مع تشبع الأكسجين الشرياني (SaO2) أو تشبع الأكسجين المحيطي (SpO2) بنسبة تتراوح بين 89% و90%. عندما ينخفض ​​الضغط الجزئي الشرياني للأكسجين (PaO2) عن 60 ملم زئبق، قد ينخفض ​​تشبع الأكسجين في الدم بشكل حاد، مما يؤدي إلى انخفاض كبير في محتوى الأكسجين الشرياني، وقد يُسبب نقص الأكسجة في الأنسجة.

بالإضافة إلى نقص تأكسج الدم الشرياني، قد يكون من الضروري تناول مكملات الأكسجين في حالات نادرة. يمكن لمرضى فقر الدم الشديد والصدمات ومرضى الحالات الجراحية الحرجة تقليل نقص تأكسج الأنسجة عن طريق زيادة مستويات الأكسجين الشرياني. بالنسبة لمرضى التسمم بأول أكسيد الكربون (CO)، يمكن أن يزيد تناول مكملات الأكسجين من محتوى الأكسجين المذاب في الدم، ويحل محل ثاني أكسيد الكربون المرتبط بالهيموغلوبين، ويزيد نسبة الهيموغلوبين المؤكسج. بعد استنشاق الأكسجين النقي، يتراوح عمر النصف لكربوكسي هيموغلوبين بين 70 و80 دقيقة، بينما يبلغ عمر النصف عند استنشاق الهواء المحيط 320 دقيقة. في ظل ظروف الأكسجين عالي الضغط، ينخفض ​​عمر النصف لكربوكسي هيموغلوبين إلى أقل من 10 دقائق بعد استنشاق الأكسجين النقي. يُستخدم الأكسجين عالي الضغط عادةً في الحالات التي ترتفع فيها مستويات الكربوكسي هيموغلوبين (أكثر من 25%)، أو نقص تروية القلب، أو الاضطرابات الحسية.

على الرغم من نقص البيانات الداعمة أو عدم دقتها، قد تستفيد أمراض أخرى أيضًا من مكملات الأكسجين. يُستخدم العلاج بالأكسجين عادةً لعلاج الصداع العنقودي، ونوبات ألم فقر الدم المنجلي، وتخفيف ضيق التنفس دون نقص الأكسجين، واسترواح الصدر، وانتفاخ المنصف (الذي يُعزز امتصاص هواء الصدر). تشير الأدلة إلى أن ارتفاع مستوى الأكسجين أثناء الجراحة يُمكن أن يُقلل من حدوث التهابات موقع الجراحة. ومع ذلك، لا يبدو أن مكملات الأكسجين تُقلل بشكل فعال من الغثيان/القيء بعد الجراحة.

مع تحسّن سعة إمداد المرضى الخارجيين بالأكسجين، يتزايد استخدام العلاج بالأكسجين طويل الأمد (LTOT). معايير تطبيق العلاج بالأكسجين طويل الأمد واضحة تمامًا. ويُستخدم العلاج بالأكسجين طويل الأمد بشكل شائع لعلاج مرض الانسداد الرئوي المزمن (COPD).
توفر دراستان على مرضى الانسداد الرئوي المزمن بنقص الأكسجين بيانات داعمة لاختبار LTOT. كانت الدراسة الأولى هي تجربة العلاج بالأكسجين الليلي (NOTT) التي أجريت عام 1980، حيث تم توزيع المرضى عشوائيًا إما على العلاج الليلي (12 ساعة على الأقل) أو العلاج المستمر بالأكسجين. في عمر 12 و24 شهرًا، كان لدى المرضى الذين يتلقون العلاج بالأكسجين الليلي فقط معدل وفيات أعلى. كانت التجربة الثانية هي تجربة مجلس البحوث الطبية العائلية التي أجريت عام 1981، حيث تم تقسيم المرضى عشوائيًا إلى مجموعتين: أولئك الذين لم يتلقوا الأكسجين أو أولئك الذين تلقوا الأكسجين لمدة 15 ساعة على الأقل يوميًا. وعلى غرار اختبار NOTT، كان معدل الوفيات في المجموعة اللاهوائية أعلى بكثير. كان المشاركون في كلتا التجربتين من المرضى غير المدخنين الذين تلقوا أقصى قدر من العلاج وكانت حالتهم مستقرة، مع PaO2 أقل من 55 مم زئبق، أو مرضى يعانون من كثرة الحمر أو أمراض القلب الرئوية مع PaO2 أقل من 60 مم زئبق.

تشير هاتان التجربتان إلى أن توفير الأكسجين لأكثر من 15 ساعة يوميًا أفضل من عدم الحصول عليه تمامًا، وأن العلاج المستمر بالأكسجين أفضل من العلاج ليلًا فقط. تُشكل معايير الإدراج في هذه التجارب أساسًا لشركات التأمين الطبي الحالية وATS لوضع إرشادات العلاج طويل الأمد. من المنطقي استنتاج أن العلاج طويل الأمد مقبول أيضًا لأمراض القلب والأوعية الدموية الأخرى الناجمة عن نقص الأكسجين، ولكن لا توجد حاليًا أدلة تجريبية ذات صلة. لم تجد تجربة حديثة متعددة المراكز أي فرق في تأثير العلاج بالأكسجين على معدل الوفيات أو جودة الحياة لمرضى الانسداد الرئوي المزمن الذين يعانون من نقص الأكسجين في الدم الذي لم يستوفِ معايير الراحة أو الذي كان سببه التمرين فقط.

يصف الأطباء أحيانًا مكملات الأكسجين ليلًا للمرضى الذين يعانون من انخفاض حاد في تشبع الدم بالأكسجين أثناء النوم. لا يوجد حاليًا أي دليل واضح يدعم استخدام هذه الطريقة لدى مرضى انقطاع النفس الانسدادي النومي. بالنسبة للمرضى الذين يعانون من انقطاع النفس الانسدادي النومي أو متلازمة ضعف التنفس الناتج عن السمنة، والتي تؤدي إلى ضعف التنفس ليلًا، فإن التهوية بالضغط الإيجابي غير الباضع بدلًا من مكملات الأكسجين هي طريقة العلاج الرئيسية.

هناك مسألة أخرى يجب مراعاتها وهي ما إذا كانت مكملات الأكسجين ضرورية أثناء السفر الجوي. تزيد معظم الطائرات التجارية عادةً من ضغط المقصورة إلى ارتفاع يعادل 8000 قدم، مع توتر أكسجين مستنشق يبلغ حوالي 108 مم زئبق. بالنسبة للمرضى الذين يعانون من أمراض الرئة، يمكن أن يؤدي انخفاض توتر الأكسجين المستنشق (PiO2) إلى نقص الأكسجة في الدم. قبل السفر، يجب على المرضى الخضوع لتقييم طبي شامل، بما في ذلك اختبار غازات الدم الشرياني. إذا كان PaO2 للمريض على الأرض ≥ 70 مم زئبق (SpO2>95٪)، فمن المرجح أن يتجاوز PaO2 أثناء الرحلة 50 مم زئبق، وهو ما يُعتبر كافيًا بشكل عام للتعامل مع الحد الأدنى من النشاط البدني. بالنسبة للمرضى الذين يعانون من انخفاض SpO2 أو PaO2، ​​يمكن النظر في اختبار المشي لمدة 6 دقائق أو اختبار محاكاة نقص الأكسجة، وعادةً ما يتنفسون 15٪ أكسجين. في حالة حدوث نقص الأكسجة أثناء السفر الجوي، يمكن إعطاء الأكسجين من خلال قنية أنفية لزيادة تناول الأكسجين.

الأساس الكيميائي الحيوي للتسمم بالأكسجين

يحدث التسمم بالأكسجين نتيجة إنتاج أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS). وهي جذر حر مشتق من الأكسجين، وله إلكترون مداري غير متزاوج، ويمكنه التفاعل مع البروتينات والدهون والأحماض النووية، مما يُغير بنيتها ويُسبب تلفًا خلويًا. أثناء عملية الأيض الطبيعية للميتوكوندريا، تُنتج كمية صغيرة من أنواع الأكسجين التفاعلية كجزيء إشارة. كما تستخدم الخلايا المناعية أنواع الأكسجين التفاعلية للقضاء على مسببات الأمراض. وتشمل أنواع الأكسجين التفاعلية الأكسيد الفائق، وبيروكسيد الهيدروجين (H2O2)، وجذور الهيدروكسيل. وستتجاوز مستويات أنواع الأكسجين التفاعلية الزائدة وظائف الدفاع الخلوية، مما يؤدي إلى موت الخلايا أو تلفها.

للحد من الضرر الناتج عن إنتاج أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS)، تعمل آلية الحماية المضادة للأكسدة في الخلايا على تحييد الجذور الحرة. يحوّل إنزيم سوبر أكسيد ديسميوتاز الفائق الأكسجين إلى H2O2، والذي بدوره يُحوَّل إلى H2O وO2 بواسطة إنزيمي الكاتالاز وغلوتاثيون بيروكسيديز. يُعدّ الجلوتاثيون جزيئًا مهمًا يحدّ من ضرر أنواع الأكسجين التفاعلية. تشمل جزيئات مضادات الأكسدة الأخرى ألفا توكوفيرول (فيتامين هـ)، وحمض الأسكوربيك (فيتامين ج)، والفوسفوليبيدات، والسيستين. يحتوي نسيج الرئة البشري على تركيزات عالية من مضادات الأكسدة خارج الخلية وإنزيمات سوبر أكسيد ديسميوتاز، مما يجعله أقل سمية عند تعرضه لتركيزات أعلى من الأكسجين مقارنةً بالأنسجة الأخرى.

يمكن تقسيم إصابة الرئة الناتجة عن فرط الأكسجين (ROS) إلى مرحلتين. أولاً، المرحلة النضحية، التي تتميز بموت الخلايا الظهارية السنخية من النوع الأول والخلايا البطانية، والوذمة الخلالية، وامتلاء الخلايا المتعادلة النضحية في الحويصلات الهوائية. بعد ذلك، تأتي مرحلة التكاثر، حيث تتكاثر الخلايا البطانية والخلايا الظهارية من النوع الثاني وتغطي الغشاء القاعدي المكشوف سابقًا. تتميز فترة التعافي من إصابة الأكسجين بتكاثر الخلايا الليفية والتليف الخلالي، إلا أن بطانة الشعيرات الدموية والظهارة السنخية لا تزال تحافظ على مظهرها الطبيعي تقريبًا.
المظاهر السريرية لتسمم الأكسجين الرئوي

لم يتضح بعد مستوى التعرض الذي تحدث عنده السمية. عندما يكون FIO2 أقل من 0.5، لا تحدث سمية سريرية عادةً. وقد أظهرت الدراسات البشرية المبكرة أن التعرض للأكسجين بنسبة 100% تقريبًا يمكن أن يسبب اضطرابات حسية، وغثيانًا، والتهابًا شعبيًا، بالإضافة إلى انخفاض سعة الرئة، وقدرتها على الانتشار، ومرونة الرئة، وضغط الأكسجين، ودرجة الحموضة. تشمل المشكلات الأخرى المتعلقة بسمية الأكسجين انخماص الرئة الامتصاصي، وفرط ثاني أكسيد الكربون الناتج عن الأكسجين، ومتلازمة الضائقة التنفسية الحادة (ARDS)، وخلل التنسج القصبي الرئوي عند حديثي الولادة (BPD).
انخماص رئوي ماص. النيتروجين غاز خامل ينتشر ببطء شديد في مجرى الدم مقارنةً بالأكسجين، مما يُسهم في الحفاظ على تمدد الحويصلات الهوائية. عند استخدام الأكسجين بنسبة 100%، ونظرًا لتجاوز معدل امتصاص الأكسجين لمعدل توصيل الغاز النقي، قد يؤدي نقص النيتروجين إلى انهيار الحويصلات الهوائية في المناطق ذات نسبة التهوية/التروية السنخية المنخفضة (V/Q). خاصةً أثناء الجراحة، قد يؤدي التخدير والشلل إلى انخفاض في وظائف الرئة المتبقية، مما يُعزز انهيار المسالك الهوائية الصغيرة والحويصلات الهوائية، مما يُؤدي إلى ظهور انخماص رئوي سريع.

فرط ثاني أكسيد الكربون المُحفَّز بالأكسجين. يكون مرضى الانسداد الرئوي المزمن الشديد أكثر عرضةً لفرط ثاني أكسيد الكربون الشديد عند تعرضهم لتركيزات عالية من الأكسجين أثناء تفاقم حالتهم. تكمن آلية هذا الفرط في تثبيط قدرة نقص الأكسجين على تحفيز التنفس. ومع ذلك، توجد آليتان أخريان مؤثرتان لدى أي مريض بدرجات متفاوتة.
نقص الأكسجين لدى مرضى الانسداد الرئوي المزمن ناتج عن انخفاض الضغط الجزئي السنخي للأكسجين (PAO2) في منطقة V/Q المنخفضة. وللتقليل من تأثير هذه المناطق على نقص الأكسجين، يعمل تفاعلان للدورة الدموية الرئوية - انقباض الأوعية الرئوية بنقص الأكسجين (HPV) وانقباض الأوعية الرئوية بفرط ثاني أكسيد الكربون - على نقل تدفق الدم إلى مناطق جيدة التهوية. عندما يزيد الأكسجين من PAO2، ينخفض ​​ضغط HPV بشكل ملحوظ، مما يزيد من تدفق الدم في هذه المناطق، مما يؤدي إلى مناطق ذات نسب V/Q منخفضة. تصبح أنسجة الرئة هذه غنية بالأكسجين، لكن قدرتها على التخلص من ثاني أكسيد الكربون أضعف. وتأتي زيادة تدفق الدم في هذه الأنسجة على حساب التضحية بالمناطق ذات التهوية الأفضل، والتي لا يمكنها إطلاق كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون كما كان من قبل، مما يؤدي إلى فرط ثاني أكسيد الكربون.

سبب آخر هو ضعف تأثير هالدين، مما يعني أن الدم غير المؤكسج قادر على حمل كمية أكبر من ثاني أكسيد الكربون، مقارنةً بالدم المؤكسج. عند نزع الأكسجين من الهيموغلوبين، يرتبط بعدد أكبر من البروتونات (H+) وثاني أكسيد الكربون على شكل إسترات أمينية. مع انخفاض تركيز الهيموغلوبين منقوص الأكسجين أثناء العلاج بالأكسجين، تنخفض أيضًا قدرة ثاني أكسيد الكربون وH+ على التخزين المؤقت، مما يُضعف قدرة الدم الوريدي على نقل ثاني أكسيد الكربون، ويؤدي إلى زيادة ضغط الدم الجزئي (PaCO2).

عند تزويد المرضى الذين يعانون من احتباس مزمن لثاني أكسيد الكربون أو المعرضين لمخاطر عالية بالأكسجين، وخاصةً في حالات نقص الأكسجين الشديد، من الضروري للغاية ضبط مستوى الأكسجين في الدم بدقة للحفاظ على تشبع الأكسجين (SpO2) في نطاق 88% إلى 90%. تشير العديد من التقارير إلى أن عدم تنظيم مستوى الأكسجين قد يؤدي إلى عواقب وخيمة؛ وقد أثبتت دراسة عشوائية أُجريت على مرضى يعانون من تفاقم حاد لمرض التهاب السحايا الرئوي (CODP) أثناء توجههم إلى المستشفى هذا الأمر بشكل قاطع. وبالمقارنة مع المرضى غير الخاضعين لنقص الأكسجين، فإن المرضى الذين عُيّنوا عشوائيًا لتزويد أنفسهم بالأكسجين للحفاظ على تشبع الأكسجين (SpO2) في نطاق 88% إلى 92% كانت معدلات الوفيات لديهم أقل بكثير (7% مقابل 2%).

متلازمة الضائقة التنفسية الحادة (ARDS) واضطراب الشخصية الحدية (BPD). لطالما اكتشف الناس أن سمية الأكسجين مرتبطة بالفيزيولوجيا المرضية لمتلازمة الضائقة التنفسية الحادة. في الثدييات غير البشرية، يمكن أن يؤدي التعرض للأكسجين بنسبة 100% إلى تلف منتشر في الحويصلات الهوائية، وفي النهاية إلى الوفاة. ومع ذلك، يصعب التمييز بين الأدلة الدقيقة على سمية الأكسجين لدى مرضى أمراض الرئة الحادة والضرر الناجم عن الأمراض الكامنة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للعديد من الأمراض الالتهابية أن تُحفز زيادة وظيفة دفاع مضادات الأكسدة. لذلك، فشلت معظم الدراسات في إثبات وجود علاقة بين التعرض المفرط للأكسجين وإصابة الرئة الحادة أو متلازمة الضائقة التنفسية الحادة.

داء الغشاء الزجاجي الرئوي هو مرض ناتج عن نقص المواد الفعالة على السطح، ويتميز بانهيار الحويصلات الهوائية والتهابها. عادةً ما يحتاج المواليد الخُدّج المصابون بداء الغشاء الزجاجي إلى استنشاق تركيزات عالية من الأكسجين. تُعتبر سمية الأكسجين عاملاً رئيسياً في التسبب بداء الغشاء الزجاجي الرئوي، حتى لدى المواليد الجدد الذين لا يحتاجون إلى تهوية ميكانيكية. يكون المواليد الجدد أكثر عرضة لتلف الأكسجين المرتفع لأن وظائف الدفاع الخلوي المضادة للأكسدة لديهم لم تتطور وتنضج بشكل كامل بعد؛ اعتلال الشبكية لدى الخداج هو مرض مرتبط بإجهاد نقص/فرط التأكسج المتكرر، وقد تم تأكيد هذا التأثير في اعتلال الشبكية لدى الخداج.
التأثير التآزري لسمية الأكسجين الرئوي

هناك العديد من الأدوية التي قد تزيد من سمية الأكسجين. يزيد الأكسجين من أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS) التي ينتجها البليومايسين، ويُعطّل إنزيم هيدرولاز البليومايسين. في الهامستر، قد يُفاقم ارتفاع الضغط الجزئي للأكسجين إصابة الرئة الناتجة عن البليومايسين، وقد وصفت تقارير حالاتٍ أيضًا متلازمة الضائقة التنفسية الحادة (ARDS) لدى مرضى تلقوا علاجًا بالبليومايسين وتعرضوا لمستويات عالية من FIO2 خلال الفترة المحيطة بالجراحة. ومع ذلك، فشلت تجربةٌ استباقيةٌ في إثبات وجود علاقة بين التعرض لتركيزات عالية من الأكسجين، والتعرض السابق للبليومايسين، والاختلال الرئوي الشديد بعد الجراحة. الباراكوات مبيد أعشاب تجاري، وهو مُعززٌ آخر لسمية الأكسجين. لذلك، عند التعامل مع مرضى التسمم بالباراكوات والتعرض للبليومايسين، يجب تقليل FIO2 قدر الإمكان. تشمل الأدوية الأخرى التي قد تُفاقم سمية الأكسجين الديسلفرام والنيتروفورانتوين. يمكن أن يؤدي نقص البروتين والعناصر الغذائية إلى ارتفاع تلف الأكسجين، والذي قد يكون بسبب نقص الأحماض الأمينية التي تحتوي على الثيول والتي تعد ضرورية لتخليق الجلوتاثيون، فضلاً عن نقص الفيتامينات المضادة للأكسدة A و E.
سمية الأكسجين في أجهزة الجسم الأخرى

يمكن أن يُسبب فرط التأكسج تفاعلات سامة للأعضاء خارج الرئتين. أظهرت دراسة استعادية واسعة النطاق متعددة المراكز وجود علاقة بين زيادة الوفيات وارتفاع مستويات الأكسجين بعد الإنعاش القلبي الرئوي الناجح. ووجدت الدراسة أن المرضى الذين تجاوز ضغط الأكسجين في الدم (PaO2) 300 ملم زئبق بعد الإنعاش القلبي الرئوي كانت نسبة خطر الوفاة داخل المستشفى لديهم 1.8 (فاصل ثقة 95%، 1.8-2.2) مقارنةً بالمرضى الذين لديهم مستوى أكسجين طبيعي في الدم أو نقص تأكسج الدم. ويعود سبب ارتفاع معدل الوفيات إلى تدهور وظيفة الجهاز العصبي المركزي بعد السكتة القلبية الناتجة عن إصابة إعادة تروية الأكسجين العالية بوساطة أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS). كما وصفت دراسة حديثة ارتفاع معدل الوفيات لدى المرضى الذين يعانون من نقص تأكسج الدم بعد التنبيب في قسم الطوارئ، وهو ما يرتبط ارتباطًا وثيقًا بدرجة ارتفاع ضغط الأكسجين في الدم.

بالنسبة لمرضى إصابات الدماغ والسكتات الدماغية، يبدو أن توفير الأكسجين لمن لا يعانون من نقص الأكسجين لا يُجدي نفعًا. وقد وجدت دراسة أجراها مركز متخصص في علاج الصدمات أنه مقارنةً بالمرضى الذين يتمتعون بمستويات أكسجين طبيعية في الدم، كان لدى مرضى إصابات الدماغ الرضحية الذين تلقوا علاجًا بالأكسجين بمستويات عالية (PaO2>200 مم زئبق) معدل وفيات أعلى ودرجة غلاسكو للغيبوبة أقل عند خروجهم من المستشفى. وأظهرت دراسة أخرى أُجريت على مرضى يتلقون علاجًا بالأكسجين عالي الضغط تشخيصًا عصبيًا سيئًا. وفي تجربة كبيرة متعددة المراكز، لم يُجدِ توفير الأكسجين لمرضى السكتات الدماغية الحادة الذين لا يعانون من نقص الأكسجين (تشبع الدم بنسبة تزيد عن 96%) أي فائدة في خفض معدل الوفيات أو التشخيص الوظيفي.

في احتشاء عضلة القلب الحاد (AMI)، يُعدّ العلاج بالأكسجين علاجًا شائع الاستخدام، إلا أن فائدة العلاج بالأكسجين لهؤلاء المرضى لا تزال محل جدل. يُعدّ الأكسجين ضروريًا لعلاج مرضى احتشاء عضلة القلب الحاد المصحوب بنقص تأكسج الدم، إذ يُمكن أن يُنقذ الأرواح. مع ذلك، لم تتضح بعد فوائد العلاج بالأكسجين التقليدي في غياب نقص تأكسج الدم. في أواخر سبعينيات القرن الماضي، أُجريت تجربة عشوائية مزدوجة التعمية على 157 مريضًا يعانون من احتشاء عضلة القلب الحاد غير المصحوب بمضاعفات، وقارنت العلاج بالأكسجين (6 لترات/دقيقة) مع عدم العلاج بالأكسجين. وُجد أن المرضى الذين تلقوا العلاج بالأكسجين كانوا أكثر عرضة لتسرع القلب الجيبي وزيادة أكبر في إنزيمات عضلة القلب، ولكن لم يُلاحظ فرق في معدل الوفيات.

في مرضى احتشاء عضلة القلب الحاد مع ارتفاع القطعة ST دون نقص تأكسج، لا يُجدي العلاج بالأكسجين عبر قنية أنفية بمعدل 8 لترات/دقيقة مقارنةً باستنشاق الهواء المحيط. في دراسة أخرى تناولت استنشاق الأكسجين بمعدل 6 لترات/دقيقة واستنشاق الهواء المحيط، لم يُلاحظ فرق في معدلات الوفيات وإعادة الدخول إلى المستشفى خلال عام واحد بين مرضى احتشاء عضلة القلب الحاد. لا يُجدي التحكم في تشبع الأكسجين في الدم بين 98% و100% و90% و94% نفعًا لدى مرضى السكتة القلبية خارج المستشفى. تشمل الآثار الضارة المحتملة لارتفاع مستوى الأكسجين على احتشاء عضلة القلب الحاد تضيق الشريان التاجي، واضطراب توزيع تدفق الدم في الدورة الدموية الدقيقة، وزيادة تحويلة الأكسجين الوظيفية، وانخفاض استهلاك الأكسجين، وزيادة تلف أنواع الأكسجين التفاعلية في منطقة إعادة التروية الناجحة.

أخيرًا، بحثت التجارب السريرية والتحليلات التلوية في قيم هدف SpO2 المناسبة للمرضى المصابين بأمراض خطيرة في المستشفيات. أُجريت تجربة عشوائية مفتوحة في مركز واحد لمقارنة العلاج بالأكسجين المحافظ (هدف SpO2 94%~98%) مع العلاج التقليدي (قيمة SpO2 97%~100%) على 434 مريضًا في وحدة العناية المركزة. وقد تحسن معدل الوفيات في وحدة العناية المركزة للمرضى الذين تم تعيينهم عشوائيًا لتلقي العلاج بالأكسجين المحافظ، مع انخفاض معدلات الصدمة وفشل الكبد وتجرثم الدم. تضمن تحليل تلوي لاحق 25 تجربة سريرية جندت أكثر من 16000 مريض في المستشفى بتشخيصات مختلفة، بما في ذلك السكتة الدماغية والصدمات والإنتان واحتشاء عضلة القلب والجراحة الطارئة. أظهرت نتائج هذا التحليل التلوي أن المرضى الذين يتلقون استراتيجيات العلاج بالأكسجين المحافظ كان لديهم معدل وفيات متزايد في المستشفى (الخطر النسبي، 1.21؛ 95% CI، 1.03-1.43).

مع ذلك، فشلت دراستان لاحقتان واسعتا النطاق في إثبات أي تأثير لاستراتيجيات العلاج بالأكسجين المُحافظة على عدد أيام البقاء بدون أجهزة التنفس الصناعي لدى مرضى أمراض الرئة أو معدل البقاء على قيد الحياة لمدة 28 يومًا لدى مرضى متلازمة الضائقة التنفسية الحادة. مؤخرًا، وجدت دراسة أجريت على 2541 مريضًا يتلقون التهوية الميكانيكية أن مكملات الأكسجين المُستهدفة ضمن ثلاثة نطاقات مختلفة من تشبع الأكسجين (SpO2) (88%~92%، 92%~96%، 96%~100%) لم تؤثر على نتائج مثل أيام البقاء على قيد الحياة، أو الوفيات، أو السكتة القلبية، أو عدم انتظام ضربات القلب، أو احتشاء عضلة القلب، أو السكتة الدماغية، أو استرواح الصدر دون تهوية ميكانيكية خلال 28 يومًا. بناءً على هذه البيانات، توصي إرشادات الجمعية البريطانية لأمراض الصدر بنطاق تشبع الأكسجين المُستهدف بين 94% و98% لمعظم المرضى البالغين المُقيمين في المستشفيات. هذا منطقي لأن تشبع الأكسجين في الدم (SpO2) ضمن هذا النطاق (مع مراعاة خطأ ± 2%~3% في أجهزة قياس التأكسج النبضي) يتوافق مع نطاق PaO2 يتراوح بين 65 و100 ملم زئبق، وهو نطاق آمن وكافٍ لمستويات أكسجين الدم. بالنسبة للمرضى المعرضين لخطر الفشل التنفسي الناتج عن فرط ثاني أكسيد الكربون، يُعدّ مستوى 88% إلى 92% هدفًا أكثر أمانًا لتجنب فرط ثاني أكسيد الكربون الناتج عن الأكسجين.