Гипоксемия
Аномально низкий уровень кислорода в крови
Медицинское состояние
Гипоксемия
Другие именаГипоксемия
Кровь с более высоким содержанием кислорода выглядит ярко-красной
СпециальностьПульмонология

Гипоксемия (также пишется как гипоксемия ) — это аномально низкий уровень кислорода в крови . [1] [2] Точнее, это дефицит кислорода в артериальной крови. [3] Гипоксемия обычно вызывается заболеванием легких . Иногда концентрация кислорода в воздухе снижается, что приводит к гипоксемии.

Определение

Гипоксемия относится к низкому уровню кислорода в артериальной крови. Тканевая гипоксия относится к низкому уровню кислорода в тканях организма, а термин гипоксия является общим термином для низкого уровня кислорода. [2] Гипоксемия обычно вызывается легочным заболеванием, тогда как оксигенация тканей требует дополнительно адекватной циркуляции крови и перфузии тканей для удовлетворения метаболических потребностей. [4]

Гипоксемия обычно определяется с точки зрения сниженного парциального давления кислорода (мм рт. ст.) в артериальной крови, а также с точки зрения сниженного содержания кислорода (мл кислорода на дл крови) или процентного насыщения гемоглобина (кислородсвязывающего белка в эритроцитах ) кислородом, который обнаруживается либо отдельно, либо в комбинации. [2] [5]

Хотя существует общее согласие, что измерение газов артериальной крови , показывающее, что парциальное давление кислорода ниже нормы, представляет собой гипоксемию, [5] [6] [7] существует меньше согласия относительно того, имеет ли значение содержание кислорода в крови для определения гипоксемии. Это определение будет включать кислород, переносимый гемоглобином . Содержание кислорода в крови, таким образом, иногда рассматривается как мера доставки тканей, а не гипоксемии. [7]

Так же, как экстремальную гипоксию можно назвать аноксией, экстремальную гипоксемию можно назвать аноксемией.

Признаки и симптомы

В остром контексте гипоксемия может вызывать симптомы, подобные симптомам респираторного дистресса . К ним относятся одышка , учащенное дыхание, использование грудной клетки и мышц живота для дыхания и поджатие губ . [8] : 642 

Хроническая гипоксемия может быть компенсированной или некомпенсированной. Компенсация может привести к тому, что симптомы будут изначально проигнорированы, однако дальнейшее заболевание или стресс, такой как любое увеличение потребности в кислороде, могут в конечном итоге выявить существующую гипоксемию. В компенсированном состоянии кровеносные сосуды, снабжающие менее вентилируемые области легких, могут выборочно сокращаться , чтобы перенаправить кровь в области легких, которые вентилируются лучше. Однако в хроническом контексте, и если легкие в целом плохо вентилируются, этот механизм может привести к легочной гипертензии , перегружая правый желудочек сердца и вызывая легочное сердце и правостороннюю сердечную недостаточность . Также может возникнуть полицитемия . [8] У детей хроническая гипоксемия может проявляться в виде задержки роста, неврологического развития и двигательного развития, а также снижения качества сна с частыми пробуждениями ото сна. [9]

Другие симптомы гипоксемии могут включать цианоз , утолщение концевых фаланг пальцев и симптомы, которые могут быть связаны с причиной гипоксемии, включая кашель и кровохарканье . [8] : 642 

Серьёзная гипоксемия обычно возникает, когда парциальное давление кислорода в крови составляет менее 60 мм рт. ст. (8,0 кПа), в начале крутого участка кривой диссоциации кислорода и гемоглобина , где небольшое снижение парциального давления кислорода приводит к значительному снижению содержания кислорода в крови. [6] [10] Тяжелая гипоксия может привести к дыхательной недостаточности . [8]

Причины

Гипоксемия относится к недостаточному содержанию кислорода в крови. Таким образом, любая причина, которая влияет на скорость или объем воздуха, поступающего в легкие ( вентиляция ), или любая причина, которая влияет на перенос воздуха из легких в кровь, может вызвать гипоксемию. Наряду с этими респираторными причинами, сердечно-сосудистые причины, такие как шунты, также могут приводить к гипоксемии.

Гипоксемия вызывается пятью категориями этиологии: гиповентиляция , несоответствие вентиляции/перфузии , шунт справа налево , нарушение диффузии и низкий PO2 . Низкий PO2 и гиповентиляция связаны с нормальным альвеолярно-артериальным градиентом (градиентом Аа), тогда как другие категории связаны с повышенным градиентом Аа. [11] : 229 

Вентиляция

Если альвеолярная вентиляция низкая, в альвеолы ​​не будет поступать достаточно кислорода для использования организмом. Это может вызвать гипоксемию даже при нормальных легких, поскольку причина кроется в контроле вентиляции стволом мозга или в неспособности организма эффективно дышать.

Дыхательный двигатель

Дыхание контролируется центрами в продолговатом мозге , которые влияют на частоту дыхания и глубину каждого вдоха. На это влияет уровень углекислого газа в крови, определяемый центральными и периферическими хеморецепторами, расположенными в центральной нервной системе и каротидных и аортальных тельцах соответственно. Гипоксия возникает, когда дыхательный центр функционирует неправильно или когда сигнал не соответствует:

Физические состояния

Различные состояния, которые физически ограничивают поток воздуха, могут привести к гипоксемии.

Кислород окружающей среды

Кривая диссоциации кислорода и гемоглобина.

В условиях, когда доля кислорода в воздухе низкая, или когда парциальное давление кислорода снизилось, в альвеолах легких присутствует меньше кислорода. Альвеолярный кислород переносится в гемоглобин , белок-носитель внутри эритроцитов , с эффективностью, которая уменьшается с парциальным давлением кислорода в воздухе.

  • Высота . Внешнее парциальное давление кислорода уменьшается с высотой, например, в высокогорных районах или при полете . Это снижение приводит к снижению переноса кислорода гемоглобином. [13] Это особенно заметно как причина церебральной гипоксии и горной болезни у альпинистов Эвереста и других вершин экстремальной высоты. [14] [15] Например, на вершине Эвереста парциальное давление кислорода составляет всего 43 мм рт. ст., тогда как на уровне моря парциальное давление составляет 150 мм рт. ст. [16] По этой причине давление в салоне самолета поддерживается на высоте от 5000 до 6000 футов (от 1500 до 1800 м). [17]
  • Дайвинг . Гипоксия при дайвинге может возникнуть в результате внезапного всплытия. Парциальное давление газов увеличивается при погружении на один АТМ каждые десять метров. Это означает, что парциальное давление кислорода, достаточное для поддержания хорошего переноса гемоглобином, возможно на глубине, даже если его недостаточно на поверхности. Дайвер, который остается под водой, будет медленно расходовать свой кислород, и при всплытии парциальное давление кислорода может быть недостаточным ( потеря сознания на мелководье ). Это может проявиться на глубине как потеря сознания на большой глубине .
  • Удушье . Снижение концентрации кислорода во вдыхаемом воздухе, вызванное снижением замены кислорода в дыхательной смеси.
  • Анестетики . Низкое парциальное давление кислорода в легких при переходе от ингаляционного наркоза к атмосферному воздуху, вследствие эффекта Финка , или диффузионной гипоксии.
  • Воздух, обедненный кислородом, также оказался фатальным. В прошлом анестезиологические аппараты выходили из строя, поставляя пациентам газовые смеси с низким содержанием кислорода. Кроме того, кислород в замкнутом пространстве может потребляться, если газоочистители углекислого газа используются без достаточного внимания к восполнению потребленного кислорода.
  • Гипоксические или аноксические дыхательные газовые смеси, а также воздействие вакуума или других условий с экстремально низким давлением удаляют кислород из крови в альвеолах. [18]

Перфузия

Несоответствие вентиляции и перфузии

Это относится к нарушению равновесия вентиляции/перфузии. Кислород, поступающий в легкие, обычно диффундирует через альвеолярно-капиллярную мембрану в кровь. Однако это равновесие не происходит, когда альвеола недостаточно вентилируется, и, как следствие, кровь, выходящая из этой альвеолы, относительно гипоксемична. Когда такая кровь добавляется к крови из хорошо вентилируемых альвеол, смесь имеет более низкое парциальное давление кислорода, чем альвеолярный воздух, и поэтому возникает разница Aa. Примеры состояний, которые могут вызвать несоответствие вентиляции и перфузии, включают:

  • Упражнения. В то время как умеренная активность и упражнения улучшают соответствие вентиляции и перфузии, [19] гипоксемия может развиться во время интенсивных упражнений в результате уже существующих заболеваний легких. [20] Во время упражнений почти половина гипоксемии обусловлена ​​ограничениями диффузии (опять же, в среднем). [21]
  • Старение . С возрастом наблюдается все более плохое соответствие между вентиляцией и перфузией, а также снижение способности компенсировать гипоксические состояния. [8] : 646 
  • Заболевания, которые поражают легочный интерстиций , также могут приводить к гипоксии, влияя на способность кислорода диффундировать в артерии. Примером таких заболеваний является легочный фиброз , при котором даже в состоянии покоя пятая часть гипоксемии обусловлена ​​ограничениями диффузии (в среднем). [21]
  • Заболевания, которые приводят к острому или хроническому респираторному дистрессу , могут привести к гипоксии. Эти заболевания могут быть острыми по началу (например, обструкция вдыханием чего-либо или легочная эмболия ) или хроническими (например, хроническая обструктивная болезнь легких ).
  • Цирроз может осложниться рефрактерной гипоксемией из-за высокой скорости кровотока через легкие, что приводит к несоответствию вентиляции и перфузии. [22]
  • Синдром жировой эмболии , при котором капли жира откладываются в легочном капиллярном русле. [23]

Маневровое

Шунтирование относится к крови, которая обходит легочный кровоток, что означает, что кровь не получает кислород из альвеол. В общем, шунт может быть в сердце или легких и не может быть исправлен только введением кислорода. Шунтирование может происходить в нормальных состояниях:

  • Анатомическое шунтирование, происходящее через бронхиальный кровоток , который обеспечивает кровью ткани легких. Шунтирование также происходит через самые маленькие сердечные вены , которые впадают непосредственно в левый желудочек.
  • Физиологические шунты, возникают из-за эффекта гравитации. Самая высокая концентрация крови в малом круге кровообращения происходит в основаниях легочного дерева по сравнению с самым высоким давлением газа в верхушках легких. Альвеолы ​​могут не вентилироваться при поверхностном дыхании.

Шунтирование может также возникать при следующих болезненных состояниях:

Упражнение

Артериальная гипоксемия, вызванная физическими упражнениями, возникает во время упражнений, когда у тренированного человека насыщение артериальной крови кислородом ниже 93%. Это происходит у здоровых людей в хорошей физической форме разного возраста и пола. [26] Адаптации, вызванные тренировками, включают увеличение сердечного выброса из-за гипертрофии сердца, улучшение венозного возврата и метаболическую вазодилатацию мышц, а также увеличение VO2 max . Должно быть соответствующее увеличение VCO2 , поэтому необходимо очищать углекислый газ для предотвращения метаболического ацидоза . Гипоксемия возникает у этих людей из-за увеличения легочного кровотока, вызывающего:

  • Сокращение времени капиллярного транзита из-за увеличения кровотока в легочных капиллярах. Время капиллярного транзита (tc) в состоянии покоя составляет около 0,8 с, что дает достаточно времени для диффузии кислорода в кровообращение и диффузии CO2 из кровообращения. После тренировки объем капилляров остается прежним, однако сердечный выброс увеличивается, что приводит к сокращению времени капиллярного транзита, которое у тренированных людей при максимальной нагрузке снижается примерно до 0,16 с. Это не дает достаточного времени для диффузии газа и приводит к гипоксемии.
  • Внутрилегочные артериовенозные шунты — это спящие капилляры в легких, которые активизируются, когда венозное давление становится слишком высоким. Обычно они располагаются в мертвом пространстве, где диффузия газа не происходит, поэтому проходящая через них кровь не насыщается кислородом, что приводит к гипоксемии.

Физиология

Ключом к пониманию того, вовлечены ли легкие в конкретный случай гипоксемии, является разница между альвеолярным и артериальным уровнями кислорода ; эта разница Aa часто называется градиентом Aa и обычно невелика. Парциальное давление артериального кислорода получается непосредственно из определения газов артериальной крови . Кислород, содержащийся в альвеолярном воздухе, можно рассчитать , поскольку он будет прямо пропорционален его фракционному составу в воздухе. Поскольку дыхательные пути увлажняют (и, таким образом, разбавляют) вдыхаемый воздух, барометрическое давление атмосферы снижается за счет давления паров воды.

История

Термин «гипоксемия» первоначально использовался для описания низкого уровня кислорода в крови, возникающего на больших высотах, и в целом определялся как недостаточное насыщение крови кислородом. [27]

В наше время существует множество инструментов для обнаружения гипоксемии, включая смарт-часы . В 2022 году исследование показало, что смарт-часы могут обнаруживать кратковременную гипоксемию так же, как и стандартные медицинские приборы. [28] [29]

Ссылки

  1. ^ Pollak CP, Thorpy MJ, Yager J (2010). Энциклопедия сна и расстройств сна (3-е изд.). Нью-Йорк, Нью-Йорк. С. 104. ISBN 9780816068333.{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
  2. ^ abc Martin L (1999). Все, что вам действительно нужно знать для интерпретации газов артериальной крови (2-е изд.). Филадельфия: Lippincott Williams & Wilkins. стр. xxvi. ISBN 978-0683306040.
  3. ^ Экман М (2010). Профессиональное руководство по патофизиологии (3-е изд.). Филадельфия: Wolters Kluwer/Lippincott Williams & Wilkins. стр. 208. ISBN 978-1605477664.
  4. ^ Janotka, Marek; Ostadal, Petr (2021-03-01). «Биохимические маркеры для клинического мониторинга перфузии тканей». Молекулярная и клеточная биохимия . 476 (3): 1313– 1326. doi :10.1007/s11010-020-04019-8. ISSN  1573-4919. PMC 7921020. PMID 33387216  . 
  5. ^ ab Моррис А., Каннер Р., Крапо Р., Гарднер Р. (1984). Клиническое исследование функции легких. Руководство по унифицированным лабораторным процедурам (2-е изд.).
  6. ^ аб Дель Сорбо Л., Мартин Э.Л., Раньери В.М. (2010). «Гипоксическая дыхательная недостаточность». В Мейсон Р.Дж., Броддус В.К., Мартин Т.Р., Кинг Т.Е., Шрауфнагель Д., Мюррей Дж.Ф., Надель Дж.А. (ред.). Учебник респираторной медицины Мюррея и Наделя (5-е изд.). Филадельфия: Сондерс Эльзевир. ISBN 978-1-4160-4710-0.
  7. ^ ab Wilson WC, Grande CM, Hoyt DB, ред. (2007). Интенсивная терапия . Нью-Йорк: Informa Healthcare. ISBN 978-0-8247-2920-2.
  8. ^ abcde Colledge NR, Walker BR, Ralston SH, ред. (2010). Принципы и практика медицины Дэвидсона (21-е изд.). Эдинбург: Churchill Livingstone/Elsevier. ISBN 978-0-7020-3085-7.
  9. ^ Адде Ф.В., Альварес А.Е., Барбисан Б.Н., Гимарайнш БР (январь – февраль 2013 г.). «Рекомендации по длительной домашней оксигенотерапии у детей и подростков». Журнал педиатрии . 89 (1): 6–17 . doi : 10.1016/j.jped.2013.02.003 . ПМИД  23544805.
  10. ^ Шварцштейн Р., Паркер М.Дж. (2006). Физиология дыхания: клинический подход . Филадельфия: Lippincott Williams & Wilkins. ISBN 978-0-7817-5748-5. OCLC  62302095.
  11. ^ Harrison TR, Fauci AS, ред. (2008). Принципы внутренней медицины Харрисона (17-е изд.). Нью-Йорк: McGraw-Hill Medical. ISBN 978-0-07-147692-8.
  12. ^ Craig AB (осень 1976 г.). «Обзор 58 случаев потери сознания во время подводного плавания и ныряния». Медицина и наука в спорте . 8 (3): 171– 175. doi : 10.1249/00005768-197600830-00007 . PMID  979564.
  13. ^ Бейли К., Симпсон А. "Калькулятор кислорода на высоте". Apex (Экспедиции по физиологии высоты). Архивировано из оригинала 2017-06-11 . Получено 2006-08-10 .– Онлайн-интерактивный калькулятор доставки кислорода.
  14. ^ West JB, Boyer SJ, Graber DJ, Hackett PH, Maret KH, Milledge JS и др. (сентябрь 1983 г.). «Максимальные упражнения на экстремальных высотах на Эвересте». Журнал прикладной физиологии . 55 (3): 688– 698. doi :10.1152/jappl.1983.55.3.688. hdl : 2434/176393 . PMID  6415008.
  15. ^ Grocott MP, Martin DS, Levett DZ, McMorrow R, Windsor J, Montgomery HE (январь 2009 г.). «Газы артериальной крови и содержание кислорода у альпинистов на Эвересте». The New England Journal of Medicine . 360 (2): 140–149 . doi : 10.1056/NEJMoa0801581 . PMID  19129527.
  16. ^ West JB (2000). «Человеческие пределы гипоксии. Физиологическая проблема восхождения на Эверест». Анналы Нью-Йоркской академии наук . 899 (1): 15–27 . Bibcode : 2000NYASA.899...15W. doi : 10.1111/j.1749-6632.2000.tb06173.x. PMID  10863526. S2CID  21863823.
  17. ^ Администратор. «Авиакомпании сокращают расходы — платят ли пациенты с респираторными заболеваниями?». www.ersnet.org . Получено 17.06.2016 .
  18. ^ Лэндис, Джеффри А. (7 августа 2007 г.). «Воздействие вакуума на человека». www.geoffreylandis.com. Архивировано из оригинала 21-07-2009 . Получено 25-04-2012 .
  19. ^ Whipp BJ, Wasserman K (сентябрь 1969). «Различия в альвеолярно-артериальном газовом напряжении во время градуированных упражнений». Журнал прикладной физиологии . 27 (3): 361– 365. doi :10.1152/jappl.1969.27.3.361. PMID  5804133.
  20. ^ Хопкинс SR (2007). "Артериальная гипоксемия, вызванная физическими упражнениями: роль неравенства вентиляции и перфузии и ограничения легочной диффузии". Гипоксия и физические упражнения . Достижения в экспериментальной медицине и биологии. Т. 588. Бостон, Массачусетс: Springer. С.  17–30 . doi :10.1007/978-0-387-34817-9_3. ISBN 978-0-387-34816-2. PMID  17089876.
  21. ^ ab Agustí AG, Roca J, Gea J, Wagner PD, Xaubet A, Rodriguez-Roisin R (февраль 1991 г.). «Механизмы нарушения газообмена при идиопатическом фиброзе легких». Американский обзор респираторных заболеваний . 143 (2): 219–225 . doi :10.1164/ajrccm/143.2.219. ПМИД  1990931.
  22. ^ Agusti AG, Roca J, Rodriguez-Roisin R (март 1996 г.). «Механизмы нарушения газообмена у пациентов с циррозом печени». Clinics in Chest Medicine . 17 (1): 49– 66. doi :10.1016/s0272-5231(05)70298-7. PMID  8665790.
  23. ^ Адейинка А, Пьер Л. (сентябрь 2022 г.). «Жировая эмболия». StatPearls [Интернет] . Остров сокровищ (Флорида): StatPearls Publishing.
  24. ^ Huang YC, Fracica PJ, Simonson SG, Crapo JD, Young SL, Welty-Wolf KE и др. (август 1996 г.). «Аномалии VA/Q во время грамотрицательного сепсиса». Respiration Physiology . 105 ( 1–2 ): 109–121 . doi :10.1016/0034-5687(96)00039-4. PMID  8897657.
  25. ^ Thompson BT, Chambers RC, Liu KD (август 2017 г.). «Острый респираторный дистресс-синдром». The New England Journal of Medicine . 377 (6): 562– 572. doi :10.1056/NEJMra1608077. PMID  28792873. S2CID  4909513.
  26. ^ Dempsey JA, Wagner PD (декабрь 1999 г.). «Артериальная гипоксемия, вызванная физическими упражнениями». Журнал прикладной физиологии . 87 (6): 1997–2006 . doi :10.1152/jappl.1999.87.6.1997. PMID  10601141. S2CID  6788078.
  27. ↑ Генри Пауэр и Леонард В. Седжвик (1888) Лексикон медицины и смежных наук Нового общества Сиденхэма (на основе Лексикона Мэй). Том III. Лондон: Новое общество Сиденхэма.
  28. ^ Rafl J, Bachman TE, Rafl-Huttova V, Walzel S, Rozanek M (2022). «Коммерческие смарт-часы с пульсоксиметром обнаруживают кратковременную гипоксемию так же хорошо, как и стандартное медицинское устройство: исследование валидации». Digital Health . 8 : 20552076221132127. doi :10.1177/20552076221132127. PMC 9554125 . PMID  36249475. 
  29. ^ Центр окружающей среды Карлова университета. «Коммерческие смарт-часы обеспечивают надежные значения насыщения крови кислородом по сравнению с медицинским пульсоксиметром». medicalxpress.com . Получено 17.11.2022 .

Дальнейшее чтение

Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Hypoxemia&oldid=1273199206"