Гипоксемия - Hypoxemia

Гипоксемия
Другие именаГипоксемия
СпециальностьПульмонология

Гипоксемия аномально низкий уровень кислород в кровь.[1][2] В частности, это недостаток кислорода в артериальный кровь.[3] Гипоксемия имеет множество причин, а часто и причины: гипоксия поскольку кровь не снабжает ткани тела достаточным количеством кислорода.

Определение

Гипоксемия относится к низкому уровню кислорода в крови, и более общий термин гипоксия аномально низкое содержание кислорода в какой-либо ткани или органе или в организме в целом.[2] Гипоксемия может вызвать гипоксия (гипоксическая гипоксия), но гипоксия также может возникать через другие механизмы, такие как анемия.[4]

Гипоксемию обычно определяют как снижение частичное давление кислорода (мм рт. ст.) в артериальной крови, но также с точки зрения пониженного содержания кислорода (мл кислорода на дл крови) или процентного насыщения гемоглобин (кислородсвязывающий белок в красные кровяные тельца ) с кислородом, который встречается либо по отдельности, либо в комбинации.[2][5]

Хотя есть общее мнение, что газ артериальной крови измерение, показывающее, что парциальное давление кислорода ниже нормы, представляет собой гипоксемию,[5][6][7] Меньше согласия относительно того, имеет ли значение содержание кислорода в крови для определения гипоксемии. Это определение будет включать кислород, переносимый гемоглобин. Таким образом, содержание кислорода в крови иногда рассматривается как показатель доставки тканей, а не гипоксемия.[7]

Так же, как крайняя гипоксия может быть названа аноксией, крайняя гипоксемия может быть названа гипоксемией.

Признаки и симптомы

Основная статья: Гипоксия (медицинская) § Признаки и симптомы

В остром контексте гипоксемия может вызывать такие симптомы, как респираторный дистресс. К ним относятся одышка, учащенное дыхание, использование мышц груди и брюшного пресса для дыхания и поджимание губ.[8]:642

Хроническая гипоксемия может быть компенсированной или некомпенсированной. Компенсация может вызвать сначала игнорирование симптомов, однако дальнейшее заболевание или стресс, например: любое увеличение потребности в кислороде может окончательно разоблачить имеющуюся гипоксемию. В компенсированном состоянии кровеносные сосуды, снабжающие менее вентилируемые участки легких, могут выборочно заключать, чтобы перенаправить кровь в те области легких, которые лучше вентилируются. Однако в хроническом контексте и если легкие обычно плохо вентилируются, этот механизм может привести к легочная гипертония, перегружая правый желудочек сердца и вызывая легочное сердце и правосторонняя сердечная недостаточность. Полицитемия также может произойти.[8] У детей хроническая гипоксемия может проявляться задержкой роста, неврологического и двигательного развития и ухудшением качества сна с частыми пробуждениями во сне.[9]

Другие симптомы гипоксемии могут включать: цианоз, цифровой клуб, и симптомы, которые могут быть связаны с причиной гипоксемии, включая кашель и кровохарканье.[8]:642

Серьезная гипоксемия обычно возникает, когда парциальное давление кислорода в крови составляет менее 60 мм рт. Ст., Начало крутой части кривая диссоциации кислород-гемоглобин, где небольшое снижение парциального давления кислорода приводит к значительному снижению содержания кислорода в крови.[6][10] Сильная гипоксия может привести к нарушение дыхания [8]

Причины

Гипоксемия означает недостаток кислорода в крови. Таким образом, любая причина, влияющая на скорость или объем воздуха, поступающего в легкие (вентиляция) или любая причина, влияющая на перенос воздуха из легких в кровь, может вызвать гипоксемию. Помимо этих респираторных причин, сердечно-сосудистый причины, такие как шунты также может привести 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-артериальный градиент (A-градиент), тогда как другие категории связаны с увеличенным градиентом A-a.[11] :229

Вентиляция

Если альвеолярный низкая вентиляция, в альвеолы ​​поступает недостаточно кислорода для использования организмом. Это может вызвать гипоксемию, даже если легкие в норме, поскольку причина кроется в контроле вентиляции стволом мозга или в неспособности организма эффективно дышать.

Респираторный двигатель

Дыхание контролируется центрами в мозговое вещество, которые влияют на частоту дыхания и глубину каждого вдоха. На это влияет уровень углекислого газа в крови, который определяется центральными и периферическими хеморецепторами, расположенными в центральной нервной системе и каротидном и аортальном телах соответственно. Гипоксия возникает, когда дыхательный центр не функционирует должным образом или когда сигнал не подходит:

  • Штрихи, эпилепсия и переломы шейки матки могут повредить костномозговой дыхательные центры который генерирует ритмические импульсы и передает их по диафрагмальный нерв к диафрагма, мышца, отвечающая за дыхание.
  • Снижение дыхательной активности также может быть результатом метаболический алкалоз, состояние пониженного углекислый газ в крови
  • Центральное апноэ сна. Во время сна дыхательные центры мозга могут приостанавливать свою деятельность, что приводит к длительным периодам апноэ с потенциально серьезными последствиями.
  • Гипервентиляция с последующей длительной задержкой дыхания. Эта гипервентиляция, которую пытаются предпринять некоторые пловцы, снижает количество углекислого газа в легких. Это уменьшает желание дышать. Однако это также означает, что падение уровня кислорода в крови не ощущается, что может привести к гипоксемии.[12]

Физические состояния

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

Кислород окружающей среды

Кривая диссоциации кислород-гемоглобин.

В условиях, когда доля кислорода в воздухе мала, или когда частичное давление кислорода уменьшилось, меньше кислорода присутствует в альвеолах легких. Альвеолярный кислород передается гемоглобин, белок-носитель внутри красные кровяные тельца, эффективность которой уменьшается с увеличением парциального давления кислорода в воздухе.

  • Высота. Внешнее парциальное давление кислорода уменьшается с высотой, например, на большой высоте или когда летающий. Это снижение приводит к снижению переноса кислорода гемоглобином.[13] Это особенно рассматривается как причина церебральная гипоксия и горная болезнь у альпинистов гора Эверест и другие вершины экстремальной высоты.[14][15] Например, на пике Эвереста парциальное давление кислорода составляет всего 43 мм рт. Ст., Тогда как на уровне моря парциальное давление составляет 150 мм рт.[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 нырянии может возникнуть в результате внезапного всплытия. Парциальное давление газов увеличивается при погружении, увеличивается на один атм каждые десять метров. Это означает, что парциальное давление кислорода, достаточное для поддержания хорошего переноса гемоглобина, возможно на глубине, даже если оно недостаточно на поверхности. Дайвер, который остается под водой, будет медленно потреблять свой кислород, и при всплытии парциальное давление кислорода может быть недостаточным (затемнение на мелководье ). Это может проявиться на глубине как затемнение на глубокой воде.
  • Удушье. Снижение концентрации кислорода во вдыхаемом воздухе, вызванное уменьшением замены кислорода в дыхательной смеси.
  • Анестетики. Низкое парциальное давление кислорода в легких при переходе с вдыхания анестезия в атмосферный воздух из-за Эффект финка, или диффузная гипоксия.
  • Недостаток кислорода в воздухе также оказался фатальным. В прошлом, наркозные аппараты вышли из строя, доставляя пациентам газовые смеси с низким содержанием кислорода. Кроме того, кислород в замкнутом пространстве может потребляться, если скрубберы диоксида углерода используются без достаточного внимания к восполнению потребленного кислорода.

Перфузия

Несоответствие вентиляции и перфузии

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

  • Упражнение. В то время как умеренная активность и упражнения улучшают соответствие вентиляции и перфузии,[18] гипоксемия может развиться во время интенсивных упражнений в результате ранее существовавших заболеваний легких.[19] Во время физических упражнений почти половина гипоксемии возникает из-за ограничений диффузии (опять же, в среднем).[20]
  • Старение. С возрастом наблюдается ухудшение соответствия вентиляции и перфузии, а также снижение способности компенсировать гипоксические состояния.[8] :646
  • Заболевания, поражающие легочный интерстит, также могут приводить к гипоксии, влияя на способность кислорода диффундировать в артерии. Примером этих заболеваний является легочный фиброз, где даже в состоянии покоя пятая часть гипоксемии вызвана диффузионными ограничениями (в среднем).[20]
  • Заболевания, которые заканчиваются острыми или хроническими респираторный дистресс может привести к гипоксии. Эти заболевания могут быть острыми в начале (например, затруднение при вдыхании чего-либо или легочная эмболия ) или хронического (например, хроническая обструктивная болезнь легких ).
  • Цирроз может осложняться рефрактерной гипоксемией из-за высокой скорости кровотока через легкие, что приводит к несоответствию вентиляции и перфузии.[21]

Маневровые

Маневровые относится к крови, которая идет в обход малого круга кровообращения, что означает, что кровь не получает кислород из альвеол. Как правило, шунт может находиться в сердце или легких и не может быть исправлен путем введения только кислорода. Шунтирование может происходить в нормальных состояниях:

  • Анатомическое шунтирование, происходящее через бронхиальное кровообращение, который обеспечивает кровью ткани легкого. Маневрирование также происходит самые маленькие сердечные вены, которые впадают непосредственно в левый желудочек.
  • Физиологические шунты, возникающие из-за действия силы тяжести. Самая высокая концентрация крови в малом круге кровообращения происходит в основании легочного дерева по сравнению с самым высоким давлением газа в верхушках легких. Альвеолы нельзя вентилировать при поверхностном дыхании.

Шунтирование также может происходить при болезненных состояниях:

Упражнение

Артериальная гипоксемия, вызванная физической нагрузкой, возникает во время физических упражнений, когда у тренированного человека сатурация артериальной крови кислородом ниже 93%. Встречается у здоровых людей разного возраста и пола.[24] Адаптации, вызванные тренировками, включают увеличение сердечного выброса из-за гипертрофии сердца, улучшение венозного возврата и метаболической вазодилатации мышц, а также увеличение VO.2 Максимум. Должно быть соответствующее увеличение VCO2 таким образом, необходимо удалить углекислый газ для предотвращения метаболического ацидоза. Гипоксемия возникает у этих людей из-за увеличения легочного кровотока, вызывающего:

  • Уменьшение времени прохождения капилляров из-за усиленного кровотока в легочных капиллярах. Время прохождения капилляра (tc) в состоянии покоя составляет около 0,8 с, что дает достаточно времени для диффузии кислорода в кровоток и диффузии CO.2 из обращения. После тренировки объем капилляров остается прежним, однако сердечный выброс увеличивается, что приводит к уменьшению времени прохождения капилляров, которое у тренированных людей при максимальной скорости работы сокращается примерно до 0,16 с. Это не дает достаточно времени для диффузии газа и приводит к гипоксемии.
  • Внутрилегочные артериовенозные шунты представляют собой спящие капилляры в легких, которые задействуются, когда венозное давление становится слишком высоким. Обычно они располагаются в зоне мертвого пространства, где не происходит диффузии газа, поэтому проходящая кровь не насыщается кислородом, что приводит к гипоксемии.

Физиология

Основная статья: Гипоксия (медицинская) § Физиологическая компенсация

Ключом к пониманию того, вовлечены ли легкие в конкретный случай гипоксемии, является разница между альвеолярным и артериальным уровнями кислорода; эту разницу A-a часто называют A-a градиент и обычно небольшой. Парциальное давление кислорода в артериальной крови получается непосредственно из артериального давления. определение газов крови. Кислород, содержащийся в альвеолярном воздухе, можно рассчитать, потому что он прямо пропорционален его фракционному составу в воздухе. Поскольку дыхательные пути увлажняют (и тем самым разбавляют) вдыхаемый воздух, барометрическое давление из атмосфера снижается за счет давления водяного пара.

История

Термин «гипоксемия» первоначально использовался для описания низкого содержания кислорода в крови, возникающего на больших высотах, и определялся, как правило, как недостаточное насыщение крови кислородом.[25]

Рекомендации

  1. ^ Pollak, Charles P .; Торпи, Майкл Дж .; Ягер, янв (2010). Энциклопедия сна и нарушений сна (3-е изд.). Нью-Йорк, штат Нью-Йорк. п.104. ISBN  9780816068333.
  2. ^ а б c Мартин, Лоуренс (1999). Все, что вам действительно нужно знать для интерпретации газов артериальной крови (2-е изд.). Филадельфия: Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. п. xxvi. ISBN  978-0683306040.
  3. ^ Экман, Маргарет (2010). Профессиональное руководство по патофизиологии (3-е изд.). Филадельфия: Уолтерс Клувер / Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. п. 208. ISBN  978-1605477664.
  4. ^ Роберт Дж. Мейсон, В. Кортни Броддус, Томас Р. Мартин, Талмадж Э. Кинг, Дин Э. Шрауфнагель, Джон Ф. Мюррей и Джей А. Надель (редакторы) (2010) Учебник респираторной медицины Мюррея и Наделя, 5-е изд. Филадельфия: Сондерс Эльзевьер. ISBN  1-4160-4710-7.
  5. ^ а б Моррис, Алан; Каннер, Ричард; Крапо, Роберт; Гарднер, Рид. (1984) Клиническое исследование функции легких. Руководство единых лабораторных процедур, 2-е изд.
  6. ^ а б Лоренцо Дель Сорбо, Эрика Л. Мартин, В. Марко Раньери (2010) «Гипоксемическая респираторная недостаточность» В: Учебник респираторной медицины Мюррея и Наделя, Роберт Дж. Мейсон, В. Кортни Броддус, Томас Р. Мартин, Талмадж Э. Кинг , Дин Э. Шрауфнагель, Джон Ф. Мюррей и Джей А. Надел (ред.) 5-е изд. Филадельфия: Сондерс Эльзевьер. ISBN  1-4160-4710-7.
  7. ^ а б Уилсон, Уильям С .; Гранде, Кристофер М .; Хойт, Дэвид Б., ред. (2007). Критическая помощь. Нью-Йорк: Informa Healthcare. ISBN  978-0-8247-2920-2.
  8. ^ а б c d е Колледж Н.Р., Уокер Б.Р., Ралстон С.Х., ред. (2010). Принципы Дэвидсона и практика медицины (21-е изд.). Эдинбург: Черчилль Ливингстон / Эльзевьер. ISBN  978-0-7020-3085-7.
  9. ^ Adde, FV; Альварес, AE; Барбизан Б.Н.; Гимарайнш, Бразилия (январь – февраль 2013 г.). «Рекомендации по длительной домашней кислородной терапии у детей и подростков». Jornal de Pediatria. 89 (1): 6–17. Дои:10.1016 / j.jped.2013.02.003. PMID  23544805.
  10. ^ Шварцштейн, Ричард; Паркер, Майкл Дж. (2006). Респираторная физиология: клинический подход. Филадельфия: Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. ISBN  978-0-7817-5748-5. OCLC  62302095.
  11. ^ Fauci, Anthony S .; Харрисон, Т. Р., ред. (2008). Принципы внутренней медицины Харрисона (17-е изд.). Нью-Йорк: McGraw-Hill Medical. ISBN  978-0-07-147692-8.
  12. ^ Крейг, Альберт Б. (осень 1976 г.). «Сводка 58 случаев потери сознания при подводном плавании и нырянии». Медицина и наука в спорте. 8 (3): 171–5. Дои:10.1249/00005768-197600830-00007. PMID  979564.
  13. ^ Кеннет Бэйли; Алистер Симпсон. «Высотный кислородный калькулятор». Apex (Высотные физиологические экспедиции). Архивировано из оригинал на 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, Peters RM, Pizzo CJ, Samaja M, Sarnquist FH (сентябрь 1983 г.). «Максимальные упражнения на экстремальной высоте на Эвересте». Журнал прикладной физиологии: респираторная, экологическая и физическая физиология. 55 (3): 688–98. Дои:10.1152 / jappl.1983.55.3.688. HDL:2434/176393. PMID  6415008.
  15. ^ Грокотт, член парламента; Мартин, DS; Леветт, ДЗ; МакМорроу, Р. Виндзор, Дж; Монтгомери, HE; Caudwell Xtreme Everest Research, Group (8 января 2009 г.). «Газы артериальной крови и содержание кислорода у альпинистов на Эвересте» (PDF). Медицинский журнал Новой Англии. 360 (2): 140–9. Дои:10.1056 / NEJMoa0801581. PMID  19129527.
  16. ^ Запад, Джон Б. (2000). «Человеческие пределы гипоксии: физиологические проблемы восхождения на Эверест». Летопись Нью-Йоркской академии наук. 899 (1): 15–27. Bibcode:2000НЯСА.899 ... 15Вт. Дои:10.1111 / j.1749-6632.2000.tb06173.x. PMID  10863526. S2CID  21863823.
  17. ^ Администратор. «Авиакомпании сокращают расходы - платят ли за это пациенты с респираторными заболеваниями?». www.ersnet.org. Получено 2016-06-17.
  18. ^ Уипп, Б.Дж.; Вассерман, К. (сентябрь 1969 г.). «Различия альвеолярно-артериального давления газа при поэтапной нагрузке». Журнал прикладной физиологии. 27 (3): 361–5. Дои:10.1152 / jappl.1969.27.3.361. PMID  5804133.
  19. ^ Хопкинс, SR (2006). «Артериальная гипоксемия, вызванная физической нагрузкой: роль неравенства вентиляции и перфузии и ограничение диффузии в легких». Гипоксия и упражнения. Успехи экспериментальной медицины и биологии. 588. С. 17–30. Дои:10.1007/978-0-387-34817-9_3. ISBN  978-0-387-34816-2. PMID  17089876.
  20. ^ а б Agustí, AG; Рока, Дж; Геа, Дж; Вагнер, PD; Xaubet, A; Родригес-Ройзин, Р. (февраль 1991 г.). «Механизмы нарушения газообмена при идиопатическом фиброзе легких». Американский обзор респираторных заболеваний. 143 (2): 219–25. Дои:10.1164 / ajrccm / 143.2.219. PMID  1990931.
  21. ^ Agusti, AG; Рока, Дж; Родригес-Ройзин, Р. (март 1996 г.). «Механизмы нарушения газообмена у больных циррозом печени». Клиники грудной медицины. 17 (1): 49–66. Дои:10.1016 / s0272-5231 (05) 70298-7. PMID  8665790.
  22. ^ Хуанг, YC; Fracica, PJ; Саймонсон С.Г .; Crapo, JD; Янг, SL; Велти-Вольф, KE; Луна, RE; Пиантадози, Калифорния (август 1996 г.). «Нарушения VA / Q при грамотрицательном сепсисе». Физиология дыхания. 105 (1–2): 109–21. Дои:10.1016/0034-5687(96)00039-4. PMID  8897657.
  23. ^ Томпсон Б.Т., Чемберс Р.С., Лю К.Д. (2017). "Острый респираторный дистресс-синдром". N Engl J Med. 377 (6): 562–572. Дои:10.1056 / NEJMra1608077. PMID  28792873. S2CID  4909513.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  24. ^ Демпси, Дж. А; Вагнер, П.Д. (декабрь 1999 г.). «Артериальная гипоксемия, вызванная физической нагрузкой». Журнал прикладной физиологии. 87 (6): 1997–2006. Дои:10.1152 / jappl.1999.87.6.1997. PMID  10601141.
  25. ^ Генри Пауэр и Леонард В. Седжвик (1888) Лексикон медицины и смежных наук Нового Сиденхемского общества (на основе лексикона Мэй). Том III. Лондон: Новое общество Сиденхэма.
  • Запад, Джон Б. (2012). Легочная патофизиология: основы (8-е изд.). Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. ISBN  978-1-4511-0713-5.
  • Андерсон, Кеннет Н. (2002). Словарь Мосби по медицине, сестринскому делу и смежным вопросам здоровья (6-е изд.). РЕЗЮМЕ. Мосби. ISBN  978-0-323-01430-4.
  • Дин Р. Хесс, Нил Р. Макинтайр, Шелли К. Мишу, Уильям Ф. Гэлвин, Александр Б. Адамс (2012) Респираторная помощь: принципы и практика. (ред.) (2-е изд). Джонс и Бартлет обучение ISBN  978-0-7637-6003-8
  • Джейкоб Сэмюэл и Кори Франклинг, «Гипоксемия и гипоксия» у Джонатана А. Майерса, Кейта В. Милликена и Теодора Дж. Сакларидеса (редакторы) (2008) Общие хирургические заболевания. (2-е изд.). 391–394 ISBN  978-0-387-75245-7

внешняя ссылка

Классификация