نقص الأكسجين في الدم

نقص الأكسجين في الدم
أسماء أخرى	نقص الأكسجين في الدم
يظهر الدم الذي يحتوي على نسبة عالية من الأكسجين باللون الأحمر الفاتح
التخصص	طب الرئة

نقص الأكسجين هو انخفاض غير طبيعي في مستوى الأكسجين في الدم . ^{[1] [2]} وبشكل أكثر تحديدًا، هو نقص الأكسجين في الدم الشرياني . ^[3] عادة ما يحدث نقص الأكسجين بسبب مرض رئوي . في بعض الأحيان ينخفض ​​تركيز الأكسجين في الهواء مما يؤدي إلى نقص الأكسجين في الدم.

يشير نقص الأكسجين إلى انخفاض مستوى الأكسجين في الدم الشرياني. يشير نقص الأكسجين في الأنسجة إلى انخفاض مستويات الأكسجين في أنسجة الجسم ومصطلح نقص الأكسجين هو مصطلح عام لمستويات الأكسجين المنخفضة. ^[2] عادة ما يحدث نقص الأكسجين في الدم بسبب مرض رئوي بينما يتطلب أكسجة الأنسجة بالإضافة إلى ذلك دورانًا كافيًا للدم وتروية الأنسجة لتلبية المتطلبات الأيضية. ^[4]

يتم تعريف نقص الأكسجين عادة من حيث انخفاض الضغط الجزئي للأكسجين (مم زئبق) في الدم الشرياني، ولكن أيضًا من حيث انخفاض محتوى الأكسجين (مل أكسجين لكل ديسيلتر دم) أو نسبة تشبع الهيموجلوبين ( بروتين ربط الأكسجين داخل خلايا الدم الحمراء ) بالأكسجين، والذي يوجد إما منفردًا أو مجتمعًا. ^{[2] [5]}

في حين أن هناك اتفاقًا عامًا على أن قياس غازات الدم الشرياني الذي يُظهر أن الضغط الجزئي للأكسجين أقل من المعدل الطبيعي يشكل نقص الأكسجين في الدم، ^{[5] [6] [7]} هناك اتفاق أقل بشأن ما إذا كان محتوى الأكسجين في الدم ذا صلة بتحديد نقص الأكسجين في الدم. ويشمل هذا التعريف الأكسجين الذي يحمله الهيموجلوبين . وبالتالي يُنظر إلى محتوى الأكسجين في الدم أحيانًا على أنه مقياس لتوصيل الأنسجة وليس نقص الأكسجين في الدم. ^[7]

كما يمكن أن يسمى نقص الأكسجين الشديد بنقص الأكسجين، فإن نقص الأكسجين الشديد في الدم يمكن أن يسمى نقص الأكسجين في الدم.

في الحالات الحادة، يمكن أن يسبب نقص الأكسجين في الدم أعراضًا مثل تلك الموجودة في ضائقة التنفس . وتشمل هذه ضيق التنفس ، وزيادة معدل التنفس، واستخدام عضلات الصدر والبطن للتنفس، وضم الشفاه . ^{[8] : 642}

قد يكون نقص الأكسجين المزمن معوضًا أو غير معوض. قد يتسبب التعويض في تجاهل الأعراض في البداية، ومع ذلك، فإن المزيد من الأمراض أو الإجهاد مثل أي زيادة في الطلب على الأكسجين قد يكشف أخيرًا عن نقص الأكسجين الموجود. في حالة التعويض، قد تنقبض الأوعية الدموية التي تغذي المناطق الأقل تهوية في الرئة بشكل انتقائي ، لإعادة توجيه الدم إلى مناطق الرئتين التي تتمتع بتهوية أفضل. ومع ذلك، في سياق مزمن، وإذا لم تكن الرئتان جيدتي التهوية بشكل عام، يمكن أن تؤدي هذه الآلية إلى ارتفاع ضغط الدم الرئوي ، مما يزيد من تحميل البطين الأيمن للقلب ويسبب القلب الرئوي وقصور القلب الأيمن . يمكن أن يحدث أيضًا كثرة الحمر . ^[8] عند الأطفال، قد يتجلى نقص الأكسجين المزمن في تأخر النمو والتطور العصبي والتطور الحركي وانخفاض جودة النوم مع الاستيقاظ المتكرر أثناء النوم. ^[9]

قد تشمل الأعراض الأخرى لنقص الأكسجين في الدم زرقة الجلد ، وتضخم الأصابع ، وأعراض قد تتعلق بسبب نقص الأكسجين في الدم، بما في ذلك السعال وبصق الدم . ^{[8] : 642}

يحدث نقص الأكسجين الشديد عادة عندما يكون الضغط الجزئي للأكسجين في الدم أقل من 60 ملم زئبق (8.0 كيلو باسكال)، وهي بداية الجزء الحاد من منحنى تفكك الأكسجين والهيموجلوبين ، حيث يؤدي الانخفاض الطفيف في الضغط الجزئي للأكسجين إلى انخفاض كبير في محتوى الأكسجين في الدم. ^{[6] [10]} يمكن أن يؤدي نقص الأكسجين الشديد إلى فشل الجهاز التنفسي . ^[8]

يشير نقص الأكسجين إلى عدم كفاية الأكسجين في الدم. وبالتالي فإن أي سبب يؤثر على معدل أو حجم الهواء الذي يدخل الرئتين ( التهوية ) أو أي سبب يؤثر على نقل الهواء من الرئتين إلى الدم قد يسبب نقص الأكسجين في الدم. بالإضافة إلى هذه الأسباب التنفسية، قد تؤدي الأسباب القلبية الوعائية مثل التحويلات أيضًا إلى نقص الأكسجين في الدم.

يحدث نقص الأكسجين في الدم بسبب خمس فئات من الأسباب: نقص التهوية ، وعدم تطابق التهوية/التروية ، والتحويلة من اليمين إلى اليسار ، وضعف الانتشار، وانخفاض ضغط الأكسجين _. يرتبط انخفاض ضغط الأكسجين ونقص التهوية بتدرج سنخي-شرياني طبيعي ₍ تدرج Aa) بينما ترتبط الفئات الأخرى بتدرج Aa متزايد. ^{[11] : 229}

إذا كانت التهوية السنخية منخفضة، فلن يكون هناك ما يكفي من الأكسجين الذي يتم توصيله إلى الحويصلات الهوائية لاستخدام الجسم. يمكن أن يؤدي هذا إلى نقص الأكسجين في الدم حتى لو كانت الرئتان طبيعيتين، حيث يكون السبب في سيطرة جذع الدماغ على التهوية أو عدم قدرة الجسم على التنفس بشكل فعال.

يتم التحكم في التنفس من خلال مراكز في النخاع ، والتي تؤثر على معدل التنفس وعمق كل نفس. ويتأثر هذا بمستوى ثاني أكسيد الكربون في الدم، كما تحدده المستقبلات الكيميائية المركزية والطرفية الموجودة في الجهاز العصبي المركزي والأجسام السباتية والأبهرية على التوالي. يحدث نقص الأكسجين عندما لا يعمل مركز التنفس بشكل صحيح أو عندما تكون الإشارة غير مناسبة:

• يمكن أن تؤدي السكتات الدماغية والصرع وكسور الرقبة العنقية إلى إتلاف مراكز الجهاز التنفسي النخاعية التي تولد النبضات الإيقاعية وتنقلها على طول العصب الحجابي إلى الحجاب الحاجز ، وهي العضلة المسؤولة عن التنفس.
• يمكن أن يكون انخفاض الدافع التنفسي أيضًا نتيجة للقلاء الأيضي ، وهي حالة من انخفاض ثاني أكسيد الكربون في الدم
• انقطاع النفس المركزي أثناء النوم . أثناء النوم، قد تتوقف مراكز التنفس في الدماغ عن نشاطها، مما يؤدي إلى فترات طويلة من انقطاع النفس مع عواقب وخيمة محتملة.
• فرط التنفس متبوعًا بحبس النفس لفترة طويلة. يؤدي هذا الفرط في التنفس، الذي يحاول بعض السباحين القيام به، إلى تقليل كمية ثاني أكسيد الكربون في الرئتين. وهذا يقلل من الرغبة في التنفس. ومع ذلك، فهذا يعني أيضًا عدم الشعور بانخفاض مستويات الأكسجين في الدم، وقد يؤدي إلى نقص الأكسجين في الدم. ^[12]

يمكن لمجموعة متنوعة من الحالات التي تحد من تدفق الهواء جسديًا أن تؤدي إلى نقص الأكسجين في الدم.

• الاختناق ، بما في ذلك الانقطاع المؤقت أو توقف التنفس كما هو الحال في انقطاع النفس الانسدادي أثناء النوم ، أو قد تتداخل أغطية السرير مع التنفس عند الرضع، وهو سبب مفترض لمتلازمة موت الرضع المفاجئ .
• التشوهات البنيوية في الصدر، مثل الجنف والحداب ، والتي يمكن أن تحد من التنفس وتؤدي إلى نقص الأكسجين.
• ضعف العضلات ، والذي قد يحد من قدرة الحجاب الحاجز ، العضلة الأساسية المسؤولة عن سحب الهواء الجديد إلى الرئتين، على العمل. قد يكون هذا نتيجة لمرض خلقي ، مثل مرض الخلايا العصبية الحركية ، أو حالة مكتسبة، مثل التعب في الحالات الشديدة من مرض الانسداد الرئوي المزمن .

في الحالات التي تكون فيها نسبة الأكسجين في الهواء منخفضة، أو عندما ينخفض ​​الضغط الجزئي للأكسجين، تقل كمية الأكسجين الموجودة في الحويصلات الهوائية للرئتين. يتم نقل الأكسجين الحويصلي إلى الهيموجلوبين ، وهو بروتين ناقل داخل خلايا الدم الحمراء ، بكفاءة تقل مع انخفاض الضغط الجزئي للأكسجين في الهواء.

• الارتفاع . ينخفض ​​الضغط الجزئي الخارجي للأكسجين مع الارتفاع، على سبيل المثال في المناطق ذات الارتفاع العالي أو عند الطيران . يؤدي هذا الانخفاض إلى انخفاض حمل الأكسجين بواسطة الهيموجلوبين. ^[13] يُنظر إلى هذا بشكل خاص على أنه سبب لنقص الأكسجين الدماغي ومرض الجبال لدى متسلقي جبل إيفرست والقمم الأخرى ذات الارتفاع الشديد. ^{[14] [15]} على سبيل المثال، عند قمة جبل إيفرست، يبلغ الضغط الجزئي للأكسجين 43 مم زئبق فقط، بينما عند مستوى سطح البحر يبلغ الضغط الجزئي 150 مم زئبق. ^[16] لهذا السبب، يتم الحفاظ على ضغط المقصورة في الطائرات عند 5000 إلى 6000 قدم (1500 إلى 1800 متر). ^[17]
• الغوص . قد يحدث نقص الأكسجين أثناء الغوص نتيجة الصعود المفاجئ إلى السطح. تزداد الضغوط الجزئية للغازات عند الغوص بمقدار ضغط جوي واحد كل عشرة أمتار. وهذا يعني أنه من الممكن وجود ضغط جزئي للأكسجين كافٍ للحفاظ على حمل جيد للهيموجلوبين في العمق، حتى لو كان غير كافٍ على السطح. الغواص الذي يظل تحت الماء سوف يستهلك الأكسجين ببطء، وعند الصعود إلى السطح، قد يكون الضغط الجزئي للأكسجين غير كافٍ ( انقطاع التيار الكهربائي في المياه الضحلة ). وقد يتجلى هذا في العمق على شكل انقطاع التيار الكهربائي في المياه العميقة .
• الاختناق . انخفاض تركيز الأكسجين في الهواء المستنشق بسبب انخفاض استبدال الأكسجين في خليط التنفس.
• التخدير . انخفاض الضغط الجزئي للأكسجين في الرئتين عند التحول من التخدير عن طريق الاستنشاق إلى الهواء الجوي، بسبب تأثير فينك ، أو نقص الأكسجين الانتشاري.
• كما ثبت أن الهواء الخالي من الأكسجين يسبب الوفاة. ففي الماضي، تعطلت أجهزة التخدير ، مما أدى إلى توصيل خليط غازي منخفض الأكسجين للمرضى. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استهلاك الأكسجين في مساحة محصورة إذا تم استخدام أجهزة تنقية ثاني أكسيد الكربون دون الاهتمام الكافي بتكملة الأكسجين الذي تم استهلاكه.
• تؤدي مخاليط الغازات التنفسية الخالية من الأكسجين أو الخالية منه، والتعرض للفراغ أو أي بيئة أخرى ذات ضغط منخفض للغاية إلى إزالة الأكسجين من الدم في الحويصلات الهوائية. ^[18]

يشير هذا إلى خلل في توازن التهوية/التروية. ينتشر الأكسجين الذي يدخل الرئتين عادةً عبر الغشاء السنخي-الشعري إلى الدم. ومع ذلك، لا يحدث هذا التوازن عندما تكون الحويصلات الهوائية غير مهواة بشكل كافٍ، ونتيجة لذلك يكون الدم الخارج من تلك الحويصلات الهوائية ناقص الأكسجين نسبيًا. عندما يُضاف مثل هذا الدم إلى الدم من الحويصلات الهوائية جيدة التهوية، يكون للخليط ضغط أكسجين جزئي أقل من الهواء السنخي، وبالتالي يتطور الفرق Aa. تشمل أمثلة الحالات التي يمكن أن تسبب عدم تطابق التهوية/التروية ما يلي:

• ممارسة الرياضة. في حين أن النشاط والتمارين المتواضعة تعمل على تحسين تطابق التهوية والتروية، ^[19] قد يتطور نقص الأكسجين أثناء ممارسة التمارين المكثفة نتيجة لأمراض الرئة الموجودة مسبقًا. ^[20] أثناء ممارسة الرياضة، يكون ما يقرب من نصف نقص الأكسجين بسبب قيود الانتشار (مرة أخرى، في المتوسط). ^[21]
• الشيخوخة . يُرى تطابق ضعيف بشكل متزايد بين التهوية والتروية مع تقدم العمر، فضلاً عن انخفاض القدرة على التعويض عن حالات نقص الأكسجين. ^{[8] : 646}
• يمكن أن تؤدي الأمراض التي تؤثر على النسيج الخلالي الرئوي أيضًا إلى نقص الأكسجين، وذلك من خلال التأثير على قدرة الأكسجين على الانتشار في الشرايين. ومن الأمثلة على هذه الأمراض التليف الرئوي ، حيث يرجع خُمس نقص الأكسجين في الدم حتى في حالة الراحة إلى قيود الانتشار (في المتوسط). ^[21]
• يمكن أن تؤدي الأمراض التي تؤدي إلى ضائقة تنفسية حادة أو مزمنة إلى نقص الأكسجين. يمكن أن تكون هذه الأمراض حادة في البداية (مثل الانسداد الناتج عن استنشاق شيء ما أو الانسداد الرئوي ) أو مزمنة (مثل مرض الانسداد الرئوي المزمن ).
• يمكن أن يصبح تليف الكبد معقدًا بسبب نقص الأكسجين المقاوم بسبب ارتفاع معدلات تدفق الدم عبر الرئة، مما يؤدي إلى عدم تطابق التهوية والتروية. ^[22]
• متلازمة الانسداد الدهني ، حيث تترسب قطرات الدهون في فراش الشعيرات الدموية الرئوية. ^[23]

يشير مصطلح التحويلة إلى الدم الذي يتجاوز الدورة الدموية الرئوية، مما يعني أن الدم لا يتلقى الأكسجين من الحويصلات الهوائية. بشكل عام، قد تكون التحويلة داخل القلب أو الرئتين، ولا يمكن تصحيحها عن طريق إعطاء الأكسجين وحده. قد تحدث التحويلة في الحالات الطبيعية:

• التحويلة التشريحية، تحدث عن طريق الدورة الدموية القصبية ، التي تزود أنسجة الرئة بالدم. تحدث التحويلة أيضًا عن طريق أصغر الأوردة القلبية ، والتي تصب مباشرة في البطين الأيسر.
• تحدث التحويلات الفسيولوجية نتيجة لتأثير الجاذبية. يحدث أعلى تركيز للدم في الدورة الدموية الرئوية في قواعد الشجرة الرئوية مقارنة بأعلى ضغط للغاز في قمم الرئتين. قد لا يتم تهوية الحويصلات الهوائية في التنفس الضحل.

قد يحدث التحويل أيضًا في حالات المرض:

• متلازمة الضائقة التنفسية الحادة (ARDS). يمكن إدارة انهيار الحويصلات الهوائية، والذي يمكن أن يزيد من كمية التحويلة الفسيولوجية، من خلال الجمع بين زيادة الأكسجين بالإضافة إلى الضغط الإيجابي لتجنيد الحويصلات الهوائية المنهارة. ^{[24] [25]}
• التحويلات المرضية مثل القناة الشريانية السالكة ، والثقب البيضاوي السالك ، وعيوب الحاجز الأذيني أو عيوب الحاجز البطيني . تحدث هذه الحالات عندما يتحرك الدم من الجانب الأيمن للقلب مباشرة إلى الجانب الأيسر، دون المرور أولاً عبر الرئتين. يُعرف هذا بالتحويلة من اليمين إلى اليسار ، والتي غالبًا ما تكون خلقية في الأصل.

يحدث نقص الأكسجين الشرياني الناجم عن التمرين أثناء التمرين عندما يُظهر الفرد المدرب تشبعًا بالأكسجين الشرياني أقل من 93٪. يحدث في الأفراد الأصحاء واللياقة البدنية من مختلف الأعمار والجنسين. ^[26] تشمل التكيفات الناتجة عن التدريب زيادة الناتج القلبي من تضخم القلب، وتحسين العائد الوريدي، وتوسع الأوعية الدموية الأيضية للعضلات، وزيادة VO ₂ max . يجب أن يكون هناك زيادة مقابلة في VCO ₂ وبالتالي ضرورة لتطهير ثاني أكسيد الكربون لمنع الحماض الأيضي . يحدث نقص الأكسجين في هؤلاء الأفراد بسبب زيادة تدفق الدم الرئوي مما يسبب:

• انخفاض زمن عبور الشعيرات الدموية بسبب زيادة تدفق الدم داخل الشعيرات الدموية الرئوية. يبلغ زمن عبور الشعيرات الدموية (tc) في حالة الراحة حوالي 0.8 ثانية، مما يسمح بوقت كافٍ لانتشار الأكسجين في الدورة الدموية وانتشار ثاني أكسيد الكربون _خارج الدورة الدموية. بعد التدريب، يظل حجم الشعيرات الدموية كما هو، لكن الناتج القلبي يزداد، مما يؤدي إلى انخفاض زمن عبور الشعيرات الدموية، حيث ينخفض ​​إلى حوالي 0.16 ثانية لدى الأفراد المدربين بأقصى معدلات العمل. وهذا لا يعطي وقتًا كافيًا لانتشار الغاز ويؤدي إلى نقص الأكسجين في الدم.
• التحويلات الشريانية الوريدية داخل الرئة عبارة عن شعيرات دموية خاملة داخل الرئتين يتم تجنيدها عندما تصبح الضغوط الوريدية مرتفعة للغاية. توجد عادةً داخل منطقة الفراغ الميت حيث لا يحدث انتشار الغاز، وبالتالي لا يصبح الدم المار من خلالها مؤكسجًا مما يؤدي إلى نقص الأكسجين في الدم.

المفتاح لفهم ما إذا كانت الرئة متورطة في حالة معينة من نقص الأكسجين هو الفرق بين مستويات الأكسجين السنخي والشرياني ؛ غالبًا ما يُطلق على هذا الاختلاف Aa تدرج Aa ويكون صغيرًا عادةً. يتم الحصول على الضغط الجزئي للأكسجين الشرياني مباشرة من تحديد غازات الدم الشرياني . يمكن حساب الأكسجين الموجود في الهواء السنخي لأنه سيكون متناسبًا بشكل مباشر مع تركيبته الكسرية في الهواء. نظرًا لأن مجاري الهواء ترطب (وبالتالي تخفف) الهواء المستنشق، فإن الضغط الجوي للغلاف الجوي ينخفض ​​​​بسبب ضغط بخار الماء.

تم استخدام مصطلح نقص الأكسجين في الأصل لوصف انخفاض الأكسجين في الدم الذي يحدث في المرتفعات العالية وتم تعريفه بشكل عام على أنه خلل في أكسجة الدم. ^[27]

في العصر الحديث، توجد العديد من الأدوات التي يمكن من خلالها اكتشاف نقص الأكسجين في الدم، بما في ذلك الساعات الذكية . في عام 2022، أظهر بحث أن الساعات الذكية يمكنها اكتشاف نقص الأكسجين في الدم لفترة قصيرة بالإضافة إلى الأجهزة الطبية القياسية. ^{[28] [29]}