اخبار

اکسیژن درمانی یکی از رایج‌ترین روش‌های مورد استفاده در پزشکی مدرن است، اما هنوز تصورات غلطی در مورد موارد مصرف اکسیژن درمانی وجود دارد و استفاده نادرست از اکسیژن می‌تواند باعث واکنش‌های سمی جدی شود.

ارزیابی بالینی هیپوکسی بافتی

تظاهرات بالینی هیپوکسی بافتی متنوع و غیر اختصاصی است و برجسته‌ترین علائم آن شامل تنگی نفس، تنگی نفس، تاکی کاردی، دیسترس تنفسی، تغییرات سریع در وضعیت روانی و آریتمی است. برای تعیین وجود هیپوکسی بافتی (احشایی)، لاکتات سرم (که در طول ایسکمی و کاهش برون‌ده قلبی افزایش می‌یابد) و SvO2 (که در طول کاهش برون‌ده قلبی، کم‌خونی، هیپوکسمی شریانی و سرعت متابولیک بالا کاهش می‌یابد) برای ارزیابی بالینی مفید هستند. با این حال، لاکتات می‌تواند در شرایط غیر هیپوکسیک نیز افزایش یابد، بنابراین نمی‌توان صرفاً بر اساس افزایش لاکتات تشخیص داد، زیرا لاکتات می‌تواند در شرایط افزایش گلیکولیز، مانند رشد سریع تومورهای بدخیم، سپسیس اولیه، اختلالات متابولیک و تجویز کاتکول‌آمین‌ها نیز افزایش یابد. سایر مقادیر آزمایشگاهی که نشان دهنده اختلال عملکرد اندام خاص هستند نیز مهم هستند، مانند افزایش کراتینین، تروپونین یا آنزیم‌های کبدی.

ارزیابی بالینی وضعیت اکسیژن رسانی شریانی

سیانوز. سیانوز معمولاً علامتی است که در مرحله آخر هیپوکسی رخ می‌دهد و اغلب در تشخیص هیپوکسمی و هیپوکسی غیرقابل اعتماد است زیرا ممکن است در کم‌خونی و پرفیوژن ضعیف جریان خون رخ ندهد و تشخیص سیانوز برای افرادی که پوست تیره‌تری دارند دشوار است.

پایش پالس اکسیمتری. پایش غیرتهاجمی پالس اکسیمتری به طور گسترده برای پایش همه بیماری‌ها مورد استفاده قرار گرفته است و SaO2 تخمینی آن SpO2 نامیده می‌شود. اصل پایش پالس اکسیمتری قانون بیل است که بیان می‌کند غلظت یک ماده ناشناخته در محلول را می‌توان با جذب نور توسط آن تعیین کرد. هنگامی که نور از هر بافتی عبور می‌کند، بیشتر آن توسط عناصر بافت و خون جذب می‌شود. با این حال، با هر ضربان قلب، خون شریانی جریان ضربانی پیدا می‌کند و به مانیتور پالس اکسیمتری اجازه می‌دهد تغییرات در جذب نور را در دو طول موج تشخیص دهد: ۶۶۰ نانومتر (قرمز) و ۹۴۰ نانومتر (مادون قرمز). میزان جذب هموگلوبین احیا شده و هموگلوبین اکسیژن‌دار در این دو طول موج متفاوت است. پس از کم کردن جذب بافت‌های غیر ضربان‌دار، غلظت هموگلوبین اکسیژن‌دار نسبت به هموگلوبین کل قابل محاسبه است.

محدودیت‌هایی در پایش پالس اکسیمتری وجود دارد. هر ماده‌ای در خون که این طول موج‌ها را جذب کند، می‌تواند در دقت اندازه‌گیری اختلال ایجاد کند، از جمله هموگلوبینوپاتی‌های اکتسابی - کربوکسی هموگلوبین و متهموگلوبینمی، متیلن بلو و برخی از انواع ژنتیکی هموگلوبین. جذب کربوکسی هموگلوبین در طول موج 660 نانومتر مشابه هموگلوبین اکسیژن‌دار است؛ جذب در طول موج 940 نانومتر بسیار کم است. بنابراین، صرف نظر از غلظت نسبی هموگلوبین اشباع شده با مونوکسید کربن و هموگلوبین اشباع شده با اکسیژن، SpO2 ثابت خواهد ماند (90٪ ~ 95٪). در متهموگلوبینمی، هنگامی که آهن هم به حالت فرو اکسید می‌شود، متهموگلوبین ضرایب جذب دو طول موج را برابر می‌کند. این امر منجر به این می‌شود که SpO2 فقط در محدوده 83٪ تا 87٪ در محدوده غلظت نسبتاً وسیعی از متهموگلوبین تغییر کند. در این حالت، برای اندازه‌گیری اکسیژن خون شریانی، چهار طول موج نور مورد نیاز است تا بین چهار شکل هموگلوبین تمایز قائل شود.

پایش پالس اکسیمتری به جریان خون ضربانی کافی متکی است؛ بنابراین، پایش پالس اکسیمتری را نمی‌توان در هیپوپرفیوژن شوک یا هنگام استفاده از دستگاه‌های کمکی بطنی غیر ضربانی (که در آن برون‌ده قلبی تنها بخش کوچکی از برون‌ده قلبی را تشکیل می‌دهد) استفاده کرد. در نارسایی شدید دریچه سه لتی، غلظت دئوکسی هموگلوبین در خون وریدی بالا است و ضربان خون وریدی ممکن است منجر به کاهش اشباع اکسیژن خون شود. در هیپوکسمی شدید شریانی (SaO2 <75%)، دقت نیز ممکن است کاهش یابد زیرا این تکنیک هرگز در این محدوده اعتبارسنجی نشده است. در نهایت، افراد بیشتری متوجه می‌شوند که پایش پالس اکسیمتری ممکن است اشباع هموگلوبین شریانی را تا 5 تا 10 درصد، بسته به دستگاه خاصی که توسط افراد با پوست تیره‌تر استفاده می‌شود، بیش از حد تخمین بزند.

PaO2/FIO2. نسبت PaO2/FIO2 (که معمولاً به عنوان نسبت P/F شناخته می‌شود و از ۴۰۰ تا ۵۰۰ میلی‌متر جیوه متغیر است) نشان دهنده میزان تبادل اکسیژن غیرطبیعی در ریه‌ها است و در این زمینه بسیار مفید است زیرا تهویه مکانیکی می‌تواند FIO2 را به طور دقیق تنظیم کند. نسبت AP/F کمتر از ۳۰۰ میلی‌متر جیوه نشان دهنده ناهنجاری‌های بالینی قابل توجه تبادل گاز است، در حالی که نسبت P/F کمتر از ۲۰۰ میلی‌متر جیوه نشان دهنده هیپوکسمی شدید است. عواملی که بر نسبت P/F تأثیر می‌گذارند شامل تنظیمات تهویه، فشار مثبت انتهای بازدمی و FIO2 است. تأثیر تغییرات FIO2 بر نسبت P/F بسته به ماهیت آسیب ریه، کسر شانت و دامنه تغییرات FIO2 متفاوت است. در غیاب PaO2، ​​SpO2/FIO2 می‌تواند به عنوان یک شاخص جایگزین معقول عمل کند.

اختلاف فشار جزئی اکسیژن شریانی آلوئولی (Aa PO2). اندازه‌گیری تفاضلی Aa PO2، اختلاف بین فشار جزئی اکسیژن محاسبه‌شده آلوئولی و فشار جزئی اکسیژن شریانی اندازه‌گیری‌شده است که برای اندازه‌گیری کارایی تبادل گاز استفاده می‌شود.

اختلاف «طبیعی» Aa PO2 برای تنفس هوای محیط در سطح دریا با سن متفاوت است و از 10 تا 25 میلی‌متر جیوه (2.5 + 0.21 x سن [سال]) متغیر است. دومین عامل تأثیرگذار، FIO2 یا PAO2 است. اگر هر یک از این دو عامل افزایش یابد، اختلاف Aa PO2 افزایش می‌یابد. دلیل این امر این است که تبادل گاز در مویرگ‌های آلوئولی در قسمت مسطح‌تر (شیب) منحنی تفکیک اکسیژن هموگلوبین رخ می‌دهد. تحت همان درجه اختلاط وریدی، اختلاف PO2 بین خون وریدی مخلوط و خون شریانی افزایش می‌یابد. برعکس، اگر PO2 آلوئولی به دلیل تهویه ناکافی یا ارتفاع زیاد کم باشد، اختلاف Aa کمتر از حد طبیعی خواهد بود که ممکن است منجر به تخمین کمتر یا تشخیص نادرست اختلال عملکرد ریوی شود.

شاخص اکسیژن‌رسانی. شاخص اکسیژن‌رسانی (OI) می‌تواند در بیماران تحت تهویه مکانیکی برای ارزیابی شدت پشتیبانی تهویه مورد نیاز برای حفظ اکسیژن‌رسانی استفاده شود. این شاخص شامل فشار متوسط ​​راه هوایی (MAP، بر حسب سانتی‌متر آب)، FIO2 و PaO2 (بر حسب میلی‌متر جیوه) یا SpO2 است و اگر از 40 بیشتر شود، می‌تواند به عنوان استانداردی برای درمان اکسیژن‌رسانی غشایی خارج بدنی استفاده شود. مقدار طبیعی کمتر از 4 سانتی‌متر آب/میلی‌متر جیوه؛ با توجه به مقدار یکنواخت سانتی‌متر آب/میلی‌متر جیوه (1.36)، معمولاً واحدها هنگام گزارش این نسبت لحاظ نمی‌شوند.

موارد مصرف اکسیژن درمانی حاد
وقتی بیماران در تنفس مشکل دارند، معمولاً قبل از تشخیص هیپوکسمی، مکمل اکسیژن لازم است. هنگامی که فشار جزئی شریانی اکسیژن (PaO2) زیر 60 میلی‌متر جیوه باشد، واضح‌ترین نشانه برای جذب اکسیژن، هیپوکسمی شریانی است که معمولاً با اشباع اکسیژن شریانی (SaO2) یا اشباع اکسیژن محیطی (SpO2) 89 تا 90 درصد مطابقت دارد. هنگامی که PaO2 به زیر 60 میلی‌متر جیوه کاهش می‌یابد، اشباع اکسیژن خون ممکن است به شدت کاهش یابد و منجر به کاهش قابل توجه محتوای اکسیژن شریانی و به طور بالقوه باعث هیپوکسی بافت شود.

علاوه بر هیپوکسمی شریانی، در موارد نادر ممکن است مکمل اکسیژن ضروری باشد. کم‌خونی شدید، تروما و بیماران بدحال جراحی می‌توانند با افزایش سطح اکسیژن شریانی، هیپوکسی بافت را کاهش دهند. برای بیماران مبتلا به مسمومیت با مونوکسید کربن (CO)، مکمل اکسیژن می‌تواند محتوای اکسیژن محلول در خون را افزایش دهد، CO متصل به هموگلوبین را جایگزین کند و نسبت هموگلوبین اکسیژن‌دار را افزایش دهد. پس از استنشاق اکسیژن خالص، نیمه عمر کربوکسی هموگلوبین 70-80 دقیقه است، در حالی که نیمه عمر هنگام تنفس هوای محیط 320 دقیقه است. در شرایط اکسیژن پرفشار، نیمه عمر کربوکسی هموگلوبین پس از استنشاق اکسیژن خالص به کمتر از 10 دقیقه کاهش می‌یابد. اکسیژن پرفشار معمولاً در موقعیت‌هایی با سطوح بالای کربوکسی هموگلوبین (>25٪)، ایسکمی قلبی یا ناهنجاری‌های حسی استفاده می‌شود.

علیرغم فقدان داده‌های پشتیبان یا داده‌های نادرست، سایر بیماری‌ها نیز ممکن است از مکمل اکسیژن بهره‌مند شوند. اکسیژن درمانی معمولاً برای سردرد خوشه‌ای، بحران درد سلول داسی شکل، تسکین دیسترس تنفسی بدون هیپوکسمی، پنوموتوراکس و آمفیزم مدیاستن (که جذب هوای قفسه سینه را افزایش می‌دهد) استفاده می‌شود. شواهدی وجود دارد که نشان می‌دهد اکسیژن بالای حین عمل می‌تواند میزان عفونت محل جراحی را کاهش دهد. با این حال، به نظر نمی‌رسد که مکمل اکسیژن به طور مؤثر تهوع/استفراغ بعد از عمل را کاهش دهد.

با بهبود ظرفیت تأمین اکسیژن سرپایی، استفاده از اکسیژن درمانی طولانی مدت (LTOT) نیز در حال افزایش است. استانداردهای اجرای اکسیژن درمانی طولانی مدت در حال حاضر بسیار واضح است. اکسیژن درمانی طولانی مدت معمولاً برای بیماری انسدادی مزمن ریه (COPD) استفاده می‌شود.
دو مطالعه روی بیماران مبتلا به COPD هیپوکسمیک، داده‌های حمایتی برای LTOT ارائه می‌دهند. مطالعه اول، کارآزمایی اکسیژن درمانی شبانه (NOTT) بود که در سال ۱۹۸۰ انجام شد، که در آن بیماران به طور تصادفی به دو گروه اکسیژن درمانی شبانه (حداقل ۱۲ ساعت) یا اکسیژن درمانی مداوم تقسیم شدند. در ۱۲ و ۲۴ ماه، بیمارانی که فقط اکسیژن درمانی شبانه دریافت می‌کنند، میزان مرگ و میر بالاتری دارند. آزمایش دوم، کارآزمایی خانواده شورای تحقیقات پزشکی بود که در سال ۱۹۸۱ انجام شد، که در آن بیماران به طور تصادفی به دو گروه تقسیم شدند: کسانی که اکسیژن دریافت نکردند یا کسانی که حداقل ۱۵ ساعت در روز اکسیژن دریافت کردند. مشابه آزمایش NOTT، میزان مرگ و میر در گروه بی‌هوازی به طور قابل توجهی بالاتر بود. افراد مورد مطالعه در هر دو کارآزمایی، بیماران غیرسیگاری بودند که حداکثر درمان را دریافت کردند و شرایط پایداری داشتند، با PaO2 زیر ۵۵ میلی‌متر جیوه، یا بیماران مبتلا به پلی‌سیتمی یا بیماری قلبی ریوی با PaO2 زیر ۶۰ میلی‌متر جیوه.

این دو آزمایش نشان می‌دهند که دریافت اکسیژن مکمل برای بیش از ۱۵ ساعت در روز بهتر از عدم دریافت کامل اکسیژن است و اکسیژن‌درمانی مداوم بهتر از درمان فقط در شب است. معیارهای ورود به این کارآزمایی‌ها، مبنایی برای شرکت‌های بیمه درمانی فعلی و ATS برای تدوین دستورالعمل‌های LTOT است. منطقی است که استنباط کنیم LTOT برای سایر بیماری‌های قلبی عروقی هیپوکسیک نیز پذیرفته شده است، اما در حال حاضر شواهد تجربی مرتبط وجود ندارد. یک کارآزمایی چند مرکزی اخیر هیچ تفاوتی در تأثیر اکسیژن‌درمانی بر مرگ و میر یا کیفیت زندگی بیماران COPD مبتلا به هیپوکسمی که معیارهای استراحت را برآورده نمی‌کردند یا فقط ناشی از ورزش بودند، نشان نداد.

پزشکان گاهی اوقات برای بیمارانی که در طول خواب دچار کاهش شدید اشباع اکسیژن خون می‌شوند، مکمل اکسیژن شبانه تجویز می‌کنند. در حال حاضر هیچ مدرک روشنی برای حمایت از استفاده از این رویکرد در بیماران مبتلا به آپنه انسدادی خواب وجود ندارد. برای بیماران مبتلا به آپنه انسدادی خواب یا سندرم هیپوپنه چاقی که منجر به تنفس ضعیف در شب می‌شود، تهویه با فشار مثبت غیرتهاجمی به جای مکمل اکسیژن، روش اصلی درمان است.

موضوع دیگری که باید در نظر گرفته شود این است که آیا در طول سفر هوایی به مکمل اکسیژن نیاز است یا خیر. اکثر هواپیماهای تجاری معمولاً فشار کابین را تا ارتفاع معادل ۸۰۰۰ فوت افزایش می‌دهند، با فشار اکسیژن استنشاقی تقریباً ۱۰۸ میلی‌متر جیوه. برای بیماران مبتلا به بیماری‌های ریوی، کاهش فشار اکسیژن استنشاقی (PiO2) می‌تواند باعث هیپوکسمی شود. قبل از سفر، بیماران باید تحت ارزیابی پزشکی جامع، از جمله آزمایش گاز خون شریانی قرار گیرند. اگر PaO2 بیمار روی زمین ≥ ۷۰ میلی‌متر جیوه (SpO2>95%) باشد، PaO2 آنها در طول پرواز احتمالاً از ۵۰ میلی‌متر جیوه فراتر می‌رود، که عموماً برای مقابله با حداقل فعالیت بدنی کافی در نظر گرفته می‌شود. برای بیمارانی که SpO2 یا PaO2 پایینی دارند، می‌توان تست پیاده‌روی ۶ دقیقه‌ای یا تست شبیه‌سازی هیپوکسی را در نظر گرفت که معمولاً ۱۵٪ اکسیژن تنفس می‌کند. اگر هیپوکسمی در طول سفر هوایی رخ دهد، می‌توان اکسیژن را از طریق کانول بینی تجویز کرد تا میزان دریافت اکسیژن افزایش یابد.

اساس بیوشیمیایی مسمومیت با اکسیژن

سمیت اکسیژن ناشی از تولید گونه‌های فعال اکسیژن (ROS) است. ROS یک رادیکال آزاد مشتق شده از اکسیژن با یک الکترون اوربیتال جفت نشده است که می‌تواند با پروتئین‌ها، لیپیدها و اسیدهای نوکلئیک واکنش دهد، ساختار آنها را تغییر دهد و باعث آسیب سلولی شود. در طول متابولیسم طبیعی میتوکندری، مقدار کمی ROS به عنوان یک مولکول سیگنالینگ تولید می‌شود. سلول‌های ایمنی همچنین از ROS برای از بین بردن عوامل بیماری‌زا استفاده می‌کنند. ROS شامل سوپراکسید، پراکسید هیدروژن (H2O2) و رادیکال‌های هیدروکسیل است. ROS بیش از حد، همواره از عملکردهای دفاعی سلولی فراتر رفته و منجر به مرگ یا ایجاد آسیب سلولی می‌شود.

برای محدود کردن آسیب ناشی از تولید ROS، مکانیسم محافظت آنتی‌اکسیدانی سلول‌ها می‌تواند رادیکال‌های آزاد را خنثی کند. سوپراکسید دیسموتاز، سوپراکسید را به H2O2 تبدیل می‌کند که سپس توسط کاتالاز و گلوتاتیون پراکسیداز به H2O و O2 تبدیل می‌شود. گلوتاتیون مولکول مهمی است که آسیب ROS را محدود می‌کند. سایر مولکول‌های آنتی‌اکسیدانی شامل آلفا توکوفرول (ویتامین E)، اسید اسکوربیک (ویتامین C)، فسفولیپیدها و سیستئین هستند. بافت ریه انسان حاوی غلظت‌های بالایی از آنتی‌اکسیدان‌های خارج سلولی و ایزوآنزیم‌های سوپراکسید دیسموتاز است که باعث می‌شود در مقایسه با سایر بافت‌ها، در مواجهه با غلظت‌های بالاتر اکسیژن، سمیت کمتری داشته باشد.

آسیب ریوی ناشی از هیپراکسی ناشی از ROS را می‌توان به دو مرحله تقسیم کرد. ابتدا، فاز اگزوداتیو وجود دارد که با مرگ سلول‌های اپیتلیال آلوئولی نوع ۱ و سلول‌های اندوتلیال، ادم بینابینی و پر شدن نوتروفیل‌های اگزوداتیو در آلوئول‌ها مشخص می‌شود. متعاقباً، یک فاز تکثیر وجود دارد که طی آن سلول‌های اندوتلیال و سلول‌های اپیتلیال نوع ۲ تکثیر می‌شوند و غشای پایه‌ای را که قبلاً در معرض آن قرار گرفته بود، می‌پوشانند. ویژگی‌های دوره بهبودی آسیب اکسیژن، تکثیر فیبروبلاست و فیبروز بینابینی است، اما اندوتلیوم مویرگی و اپیتلیوم آلوئولی هنوز ظاهر تقریباً طبیعی خود را حفظ می‌کنند.
تظاهرات بالینی مسمومیت ریوی با اکسیژن

سطح مواجهه‌ای که در آن سمیت رخ می‌دهد هنوز مشخص نیست. وقتی FIO2 کمتر از 0.5 باشد، سمیت بالینی عموماً رخ نمی‌دهد. مطالعات اولیه انسانی نشان داده‌اند که مواجهه با اکسیژن تقریباً 100٪ می‌تواند باعث ناهنجاری‌های حسی، حالت تهوع و برونشیت و همچنین کاهش ظرفیت ریه، ظرفیت انتشار ریه، انطباق ریه، PaO2 و pH شود. سایر موارد مرتبط با سمیت اکسیژن شامل آتلکتازی جذبی، هیپرکاپنی ناشی از اکسیژن، سندرم زجر تنفسی حاد (ARDS) و دیسپلازی برونکوپولمونری نوزادان (BPD) است.
آتلکتازی جاذب. نیتروژن یک گاز بی‌اثر است که در مقایسه با اکسیژن بسیار آهسته در جریان خون منتشر می‌شود و بنابراین در حفظ انبساط آلوئولی نقش دارد. هنگام استفاده از اکسیژن ۱۰۰٪، به دلیل اینکه میزان جذب اکسیژن بیش از میزان تحویل گاز تازه است، کمبود نیتروژن می‌تواند منجر به فروپاشی آلوئولی در مناطقی با نسبت پرفیوژن تهویه آلوئولی (V/Q) پایین‌تر شود. به خصوص در حین جراحی، بیهوشی و فلج می‌تواند منجر به کاهش عملکرد ریه باقی مانده، فروپاشی راه‌های هوایی کوچک و آلوئول‌ها شود و در نتیجه باعث شروع سریع آتلکتازی شود.

هیپرکاپنی ناشی از اکسیژن. بیماران مبتلا به COPD شدید، در صورت مواجهه با غلظت بالای اکسیژن در طول وخامت بیماری خود، مستعد ابتلا به هیپرکاپنی شدید هستند. مکانیسم این هیپرکاپنی این است که توانایی هیپوکسمی برای تحریک تنفس مهار می‌شود. با این حال، در هر بیمار، دو مکانیسم دیگر با درجات مختلف نقش دارند.
هیپوکسمی در بیماران مبتلا به COPD نتیجه فشار جزئی پایین اکسیژن آلوئولی (PAO2) در ناحیه V/Q پایین است. به منظور به حداقل رساندن تأثیر این نواحی V/Q پایین بر هیپوکسمی، دو واکنش گردش خون ریوی - انقباض عروق ریوی هیپوکسیک (HPV) و انقباض عروق ریوی هیپرکاپنیک - جریان خون را به نواحی با تهویه مناسب منتقل می‌کنند. هنگامی که مکمل اکسیژن PAO2 را افزایش می‌دهد، HPV به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد و پرفیوژن در این نواحی را افزایش می‌دهد و در نتیجه نواحی با نسبت V/Q پایین‌تر ایجاد می‌شوند. این بافت‌های ریه اکنون غنی از اکسیژن هستند اما توانایی ضعیف‌تری در حذف CO2 دارند. افزایش پرفیوژن این بافت‌های ریه به قیمت قربانی کردن نواحی با تهویه بهتر تمام می‌شود که نمی‌توانند مانند قبل مقادیر زیادی CO2 آزاد کنند و منجر به هیپرکاپنی می‌شوند.

دلیل دیگر، اثر ضعیف هالدین است، به این معنی که در مقایسه با خون اکسیژن‌دار، خون بدون اکسیژن می‌تواند CO2 بیشتری حمل کند. وقتی هموگلوبین بدون اکسیژن می‌شود، پروتون‌ها (H+) و CO2 بیشتری را به شکل استرهای آمینه به هم متصل می‌کند. با کاهش غلظت دئوکسی‌هموگلوبین در طول اکسیژن درمانی، ظرفیت بافری CO2 و H+ نیز کاهش می‌یابد و در نتیجه توانایی خون وریدی در انتقال CO2 تضعیف شده و منجر به افزایش PaCO2 می‌شود.

هنگام تأمین اکسیژن برای بیمارانی که دچار احتباس مزمن CO2 یا بیماران پرخطر هستند، به ویژه در موارد هیپوکسمی شدید، تنظیم دقیق FIO2 برای حفظ SpO2 در محدوده 88٪ تا 90٪ بسیار مهم است. گزارش‌های موردی متعدد نشان می‌دهد که عدم تنظیم O2 می‌تواند منجر به عواقب نامطلوبی شود. یک مطالعه تصادفی انجام شده بر روی بیمارانی که در مسیر بیمارستان دچار تشدید حاد CODP شده‌اند، بدون شک این موضوع را ثابت کرده است. در مقایسه با بیمارانی که محدودیت اکسیژن ندارند، بیمارانی که به طور تصادفی برای دریافت اکسیژن مکمل برای حفظ SpO2 در محدوده 88٪ تا 92٪ اختصاص داده شده‌اند، میزان مرگ و میر به طور قابل توجهی پایین‌تری داشتند (7٪ در مقابل 2٪).

سندرم حاد تنفسی (ARDS) و اختلال شخصیت مرزی (BPD). مردم مدت‌هاست که دریافته‌اند سمیت اکسیژن با پاتوفیزیولوژی ARDS مرتبط است. در پستانداران غیرانسانی، قرار گرفتن در معرض اکسیژن ۱۰۰٪ می‌تواند منجر به آسیب منتشر آلوئولی و در نهایت مرگ شود. با این حال، تشخیص شواهد دقیق سمیت اکسیژن در بیماران مبتلا به بیماری‌های شدید ریوی از آسیب‌های ناشی از بیماری‌های زمینه‌ای دشوار است. علاوه بر این، بسیاری از بیماری‌های التهابی می‌توانند باعث افزایش تنظیم عملکرد دفاع آنتی‌اکسیدانی شوند. بنابراین، اکثر مطالعات نتوانسته‌اند همبستگی بین قرار گرفتن بیش از حد در معرض اکسیژن و آسیب حاد ریه یا ARDS را نشان دهند.

بیماری غشای هیالین ریوی، بیماری‌ای است که در اثر کمبود مواد فعال سطحی ایجاد می‌شود و با فروپاشی آلوئولی و التهاب مشخص می‌شود. نوزادان نارس مبتلا به بیماری غشای هیالین معمولاً نیاز به استنشاق غلظت‌های بالای اکسیژن دارند. سمیت اکسیژن عامل اصلی در پاتوژنز BPD محسوب می‌شود، حتی در نوزادانی که نیازی به تهویه مکانیکی ندارند نیز رخ می‌دهد. نوزادان به ویژه در معرض آسیب بالای اکسیژن هستند زیرا عملکردهای دفاعی آنتی‌اکسیدانی سلولی آنها هنوز به طور کامل توسعه نیافته و بالغ نشده است. رتینوپاتی نارسی بیماری‌ای است که با استرس مکرر هیپوکسی/هیپوکسی مرتبط است و این اثر در رتینوپاتی نارسی تأیید شده است.
اثر سینرژیک سمیت اکسیژن ریوی

داروهای متعددی وجود دارند که می‌توانند سمیت اکسیژن را افزایش دهند. اکسیژن ROS تولید شده توسط بلئومایسین را افزایش داده و هیدرولاز بلئومایسین را غیرفعال می‌کند. در همسترها، فشار جزئی بالای اکسیژن می‌تواند آسیب ریوی ناشی از بلئومایسین را تشدید کند و گزارش‌های موردی نیز ARDS را در بیمارانی که تحت درمان بلئومایسین قرار گرفته‌اند و در دوره قبل از عمل در معرض FIO2 بالا قرار گرفته‌اند، توصیف کرده‌اند. با این حال، یک کارآزمایی آینده‌نگر نتوانست ارتباطی بین قرار گرفتن در معرض اکسیژن با غلظت بالا، قرار گرفتن قبلی در معرض بلئومایسین و اختلال عملکرد شدید ریوی پس از عمل نشان دهد. پاراکوات یک علف‌کش تجاری است که یکی دیگر از عوامل افزایش‌دهنده سمیت اکسیژن است. بنابراین، هنگام برخورد با بیمارانی که دچار مسمومیت با پاراکوات و قرار گرفتن در معرض بلئومایسین هستند، FIO2 باید تا حد امکان به حداقل برسد. سایر داروهایی که ممکن است سمیت اکسیژن را تشدید کنند شامل دی سولفیرام و نیتروفورانتوئین هستند. کمبود پروتئین و مواد مغذی می‌تواند منجر به آسیب زیاد اکسیژن شود که ممکن است به دلیل کمبود اسیدهای آمینه حاوی تیول که برای سنتز گلوتاتیون بسیار مهم هستند و همچنین کمبود ویتامین‌های آنتی‌اکسیدان A و E باشد.
سمیت اکسیژن در سایر سیستم‌های اندام

هیپراکسی می‌تواند باعث واکنش‌های سمی به اندام‌های خارج از ریه‌ها شود. یک مطالعه کوهورت گذشته‌نگر چند مرکزی بزرگ، ارتباطی بین افزایش مرگ و میر و سطح بالای اکسیژن پس از احیای قلبی ریوی (CPR) موفق نشان داد. این مطالعه نشان داد که بیماران با PaO2 بیشتر از 300 میلی‌متر جیوه پس از CPR، در مقایسه با بیمارانی که اکسیژن خون طبیعی یا هیپوکسمی دارند، نسبت خطر مرگ و میر در بیمارستان 1.8 (95% CI، 1.8-2.2) دارند. دلیل افزایش میزان مرگ و میر، وخامت عملکرد سیستم عصبی مرکزی پس از ایست قلبی ناشی از آسیب پرفیوژن مجدد اکسیژن با واسطه ROS است. یک مطالعه اخیر همچنین افزایش میزان مرگ و میر در بیماران مبتلا به هیپوکسمی پس از لوله‌گذاری در بخش اورژانس را شرح داده است که ارتباط نزدیکی با درجه افزایش PaO2 دارد.

برای بیماران مبتلا به آسیب مغزی و سکته مغزی، به نظر می‌رسد که ارائه اکسیژن به افرادی که هیپوکسمی ندارند، هیچ فایده‌ای ندارد. مطالعه‌ای که توسط یک مرکز تروما انجام شد، نشان داد که در مقایسه با بیمارانی که سطح اکسیژن خون طبیعی دارند، بیماران مبتلا به آسیب مغزی تروماتیک که تحت درمان با اکسیژن بالا (PaO2>200 میلی‌متر جیوه) قرار گرفتند، میزان مرگ و میر بالاتر و امتیاز کمای گلاسکو پایین‌تری در هنگام ترخیص داشتند. مطالعه دیگری بر روی بیمارانی که تحت درمان با اکسیژن پرفشار قرار گرفتند، پیش‌آگهی عصبی ضعیفی را نشان داد. در یک کارآزمایی بزرگ چند مرکزی، اکسیژن‌رسانی به بیماران سکته مغزی حاد بدون هیپوکسمی (اشباع بیش از 96٪) هیچ فایده‌ای در مرگ و میر یا پیش‌آگهی عملکردی نداشت.

در انفارکتوس حاد میوکارد (AMI)، مکمل اکسیژن یک درمان رایج است، اما ارزش اکسیژن درمانی برای چنین بیمارانی هنوز بحث برانگیز است. اکسیژن در درمان بیماران مبتلا به انفارکتوس حاد میوکارد با هیپوکسمی همزمان ضروری است، زیرا می‌تواند جان افراد را نجات دهد. با این حال، مزایای مکمل اکسیژن سنتی در غیاب هیپوکسمی هنوز مشخص نیست. در اواخر دهه 1970، یک کارآزمایی تصادفی دوسوکور 157 بیمار مبتلا به انفارکتوس حاد میوکارد بدون عارضه را ثبت نام کرد و اکسیژن درمانی (6 لیتر در دقیقه) را با عدم اکسیژن درمانی مقایسه کرد. مشخص شد که بیمارانی که اکسیژن درمانی دریافت می‌کنند، میزان بروز تاکی کاردی سینوسی و افزایش بیشتر آنزیم‌های میوکارد را دارند، اما تفاوتی در میزان مرگ و میر وجود ندارد.

در بیماران مبتلا به انفارکتوس حاد میوکارد با بالا رفتن قطعه ST بدون هیپوکسمی، اکسیژن درمانی با کانولای بینی با سرعت ۸ لیتر در دقیقه در مقایسه با استنشاق هوای محیط مفید نیست. در مطالعه دیگری در مورد استنشاق اکسیژن با سرعت ۶ لیتر در دقیقه و استنشاق هوای محیط، هیچ تفاوتی در میزان مرگ و میر ۱ ساله و میزان بستری مجدد در بین بیماران مبتلا به انفارکتوس حاد میوکارد وجود نداشت. کنترل اشباع اکسیژن خون بین ۹۸٪ تا ۱۰۰٪ و ۹۰٪ تا ۹۴٪ در بیماران مبتلا به ایست قلبی در خارج از بیمارستان فایده‌ای ندارد. اثرات مضر بالقوه اکسیژن بالا بر انفارکتوس حاد میوکارد شامل انقباض عروق کرونر، اختلال در توزیع جریان خون میکروسیرکولاسیون، افزایش شانت اکسیژن عملکردی، کاهش مصرف اکسیژن و افزایش آسیب ROS در ناحیه با موفقیت رپرفیوژن است.

در نهایت، کارآزمایی‌های بالینی و متاآنالیزها، مقادیر هدف مناسب SpO2 را برای بیماران بستری بدحال بررسی کردند. یک کارآزمایی تصادفی تک مرکزی و بدون برچسب که اکسیژن‌درمانی محافظه‌کارانه (هدف SpO2 94% تا 98%) را با درمان سنتی (مقدار SpO2 97% تا 100%) مقایسه می‌کرد، بر روی 434 بیمار در بخش مراقبت‌های ویژه انجام شد. میزان مرگ و میر در بخش مراقبت‌های ویژه بیمارانی که به طور تصادفی برای دریافت اکسیژن‌درمانی محافظه‌کارانه انتخاب شده بودند، بهبود یافته و میزان شوک، نارسایی کبد و باکتریمی کاهش یافته است. یک متاآنالیز بعدی شامل 25 کارآزمایی بالینی بود که بیش از 16000 بیمار بستری با تشخیص‌های مختلف، از جمله سکته مغزی، تروما، سپسیس، انفارکتوس میوکارد و جراحی اورژانسی را در بر می‌گرفت. نتایج این متاآنالیز نشان داد که بیمارانی که استراتژی‌های اکسیژن‌درمانی محافظه‌کارانه دریافت می‌کردند، میزان مرگ و میر در بیمارستان بیشتری داشتند (خطر نسبی، 1.21؛ 95% CI، 1.03-1.43).

با این حال، دو کارآزمایی بزرگ بعدی نتوانستند هیچ تأثیری از استراتژی‌های اکسیژن‌درمانی محافظه‌کارانه بر تعداد روزهای بدون ونتیلاتور در بیماران مبتلا به بیماری ریوی یا میزان بقای ۲۸ روزه در بیماران ARDS نشان دهند. اخیراً، مطالعه‌ای روی ۲۵۴۱ بیمار دریافت‌کننده تهویه مکانیکی نشان داد که مکمل اکسیژن هدفمند در سه محدوده مختلف SpO2 (۸۸٪ ~ ۹۲٪، ۹۲٪ ~ ۹۶٪، ۹۶٪ ~ ۱۰۰٪) بر پیامدهایی مانند روزهای بقا، مرگ و میر، ایست قلبی، آریتمی، انفارکتوس میوکارد، سکته مغزی یا پنوموتوراکس بدون تهویه مکانیکی در عرض ۲۸ روز تأثیری ندارد. بر اساس این داده‌ها، دستورالعمل‌های انجمن قفسه سینه بریتانیا محدوده هدف SpO2 را برای اکثر بیماران بزرگسال بستری در بیمارستان ۹۴٪ تا ۹۸٪ توصیه می‌کند. این منطقی است زیرا SpO2 در این محدوده (با توجه به خطای ± ۲٪ ~ ۳٪ پالس اکسی‌مترها) با محدوده PaO2 65-100 میلی‌متر جیوه مطابقت دارد که برای سطح اکسیژن خون ایمن و کافی است. برای بیمارانی که در معرض خطر نارسایی تنفسی ناشی از هایپرکاپنی هستند، ۸۸ تا ۹۲ درصد هدف ایمن‌تری برای جلوگیری از هایپرکاپنی ناشی از اکسیژن است.