高压氧中毒

继续教育活动

Oxygen Toxicity - StatPearls - NCBI Bookshelf (nih.gov)

氧气对于维持生命至关重要。然而，在高于正常分压的情况下吸入氧气会导致高氧，并可能导致氧中毒或氧中毒。发生氧中毒的临床环境主要分为两组;一种是患者在短时间内暴露于非常高浓度的氧气，另一种是患者暴露于较低浓度的氧气但持续时间较长。这两种情况可分别导致急性和慢性氧中毒。急性毒性通常表现为中枢神经系统 （CNS） 效应，而慢性毒性主要表现为肺部效应。严重的氧中毒病例可导致细胞损伤和死亡。那些特别有氧毒性风险的人包括高压氧治疗患者、长期暴露于高浓度氧气的患者、早产儿和水下潜水员。该活动回顾了氧中毒的病因、表现、评估和管理，并回顾了跨专业团队在评估、诊断和管理疾病方面的作用。

目标：

描述人体氧毒性的基本病理生理学。

确定氧中毒患者的表现，并讨论潜在的鉴别诊断。

描述解决氧中毒的治疗和管理策略。

总结改善护理协调和沟通的跨专业团队策略，以改善氧毒性管理和治疗的结果。

介绍

氧气对于维持生命至关重要。然而，在高于正常分压的情况下吸入氧气会导致高氧，并可能导致氧中毒或氧中毒[1]。发生氧中毒的临床环境主要分为两组;一种是患者在短时间内暴露于非常高浓度的氧气，另一种是患者暴露于较低浓度的氧气但持续时间较长。这两种情况可分别导致急性和慢性氧中毒。急性毒性通常表现为中枢神经系统 （CNS） 效应，而慢性毒性主要表现为肺部效应。严重的氧中毒病例可导致细胞损伤和死亡。那些特别有氧毒性风险的人包括高压氧治疗患者、长期暴露于高浓度氧气的患者、早产儿和水下潜水员。[2]

病因学

长时间暴露于高于正常水平的氧分压或较短暴露于非常高的分压会导致细胞膜氧化损伤，导致肺部肺泡塌陷。肺部效应最早可在呼吸纯氧后 24 小时内出现。症状包括胸膜炎性胸痛、胸骨后沉重感、咳嗽和继发于气管支气管炎和吸收性肺不张的呼吸困难，可导致肺水肿。大多数患者在停止暴露后 4 小时肺部症状通常会减轻。中枢神经系统的影响表现为多种潜在症状。早期症状和体征变化很大，但手部口周和小肌肉的抽搐是一个相当一致的特征。如果持续暴露于氧气压力下，可能会出现耳鸣、烦躁、恶心和全身抽搐。PCO升高等因素会加速中枢神经系统毒性2、压力、疲劳和寒冷 [2]。

流行病学

继发于氧毒性的中枢神经系统效应称为 Bert 效应。这可以通过剂量依赖性核心化的高压氧治疗发生[3]。总体风险可能高达 1/2000 至 3000 治疗。然而，在较高压力下（正常大气压的 2.8 至 3.0 倍或绝对大气压 （ATA）） 时，这种风险可能高达 1/200，而在 2 ATA（大气绝对空气）或更低的条件下，这种风险可能低至 1/10,000。继发于氧中毒的中枢神经系统症状发生率为2%，癫痫发作率为0.6%。

肺毒性现象通常被称为史密斯效应。这可能发生在长时间暴露于大于 0.5 ATA 的氧气后。出现伴有氧毒性的肺部症状的发生率为5%。早产儿长期暴露于高浓度氧气下，有明显的支气管肺发育不良和苞后纤维增生的风险。

一些化学物质，如化疗药物博来霉素，也会增加氧中毒的风险[4]。

病理生理学

氧衍生的自由基被认为是氧毒性发展的可能病因。自由基是由线粒体氧化还原过程产生的，也是由线粒体外位点的黄嘌呤/尿酸氧化酶等酶的功能、自氧化反应和细菌杀灭过程中的吞噬细胞诱导的。这些自由基产生脂质过氧化，特别是在细胞膜中，抑制核酸和蛋白质合成，并软化细胞酶。持续暴露于高浓度的氧气会导致自由基的产生增加。这可能会损害肺上皮，使表面活性物质失活，形成肺泡内水肿、间质增厚、纤维化，并最终导致肺肺不张。[5] 

组织病理学

氧毒性刺激肺部组织学变化的发展。这包括肺水肿、充血、肺泡内出血和肺损伤。组织检查显示，表面活性剂中断和上皮损伤启动了激活炎症细胞的细胞因子的扩展表达。氧自由基的释放增加会改变正常的内皮功能。高倍率显微镜检查显示肺泡内充满光滑至轻微的絮状粉红色物质，具有肺水肿和充血的特征。肺泡壁的毛细血管充血，有许多红细胞。[6]

毒理学

100%的氧气可以在海平面上耐受约24-48小时，而不会造成任何严重的组织损伤。长时间暴露会产生明确的组织损伤。暴露于 2 ATA 3 至 6 小时后，深吸气时有中度隆骨刺激，10 小时后极度隆骨刺激伴不受控制的咳嗽，最后出现胸痛和呼吸困难。在大多数患者中，这些症状在停止暴露后 4 小时消退。[7]

病史和表现

症状可能包括定向障碍、呼吸问题和视力变化，如近视和白内障形成。基于系统的体征和症状包括以下内容。

中枢神经系统 

头痛

易激惹和焦虑

头晕

迷失方向

换气过度

打嗝

寒战发抖

疲劳

四肢刺痛

视觉变化，如模糊和隧道视觉

耳鸣和听力障碍

恶心

抽搐

强直阵挛发作

肺毒性

吸入时有轻微的瘙痒感

吸入时有轻度烧灼感

无法控制的咳嗽

咯血

呼吸困难

拉尔斯

发烧

鼻粘膜充血

胸部 X 线检查显示炎症和肺水肿

眼睛  

在早产儿中，早产儿视网膜病变和脑膜后纤维增生

视网膜水肿

白内障形成（长期暴露）[8]

临床评估

对于有肺氧中毒风险的患者，应监测血氧饱和度和呼吸功升高。可以通过肺功能检查和胸部 X 线检查进行评估，胸部 X 线检查可显示急性呼吸窘迫综合征 （ARDS） 的体征。同样，可以进行眼科检查，评估敏锐度并寻找晶状体混浊，以检测早期眼氧毒性。中枢神经系统毒性表现如上所述，常伴有心动过速和出汗。当出现这些体征时，中止高压暴露可以防止癫痫发作的发生[8]。

治疗/管理

通过减少暴露于增加的氧气水平来控制氧毒性。缓解组织缺氧的最低氧气浓度对于急性呼吸窘迫综合征患者和脑后纤维增生风险特别高的失代偿新生儿是最佳的。氧气诱发的癫痫发作是自限性的，不会增加癫痫的易感性。有人担心氧气诱发的惊厥可能导致损害，但被认为是良性的，与儿童热性惊厥相似，因为儿童没有特定的治疗方法[8]。

对于高压氧治疗，高危人群可能受益于抗癫痫治疗、长时间的空气休息和有限的治疗压力。在氧气以高于正常分压呼吸的领域中存在避免高氧的协议。这包括使用压缩呼吸气体的水下潜水、新生儿护理、高压医学和载人航天。目前的方案减少了因氧毒性引起的癫痫发作的发生率，肺和眼部损伤主要局限于早产儿的管理问题。高压治疗期间的氧毒性发作也因引入“空气中断”（高压环境中的间歇性空气呼吸）而减少。这种干预措施可将风险降低 10 倍。[9]

深潜者（潜水深度低于 185 英尺）需要含氧量低于 21% 的呼吸混合物，以降低中毒风险。在这些深度，混合物也从氮气变为氦气。水下癫痫发作需要立即上浮，因为肺气压伤和减压病的风险被致命性溺水的极高风险所抵消[10]。

鉴别诊断

有几种情况可能被误认为是氧中毒。通常诊断是临床上做出的，可以通过 PaO 确诊2（动脉血氧水平）。在临床评估氧毒性时，必须排除以下情况[11]：

二氧化碳麻醉

一氧化碳中毒

换气过度

毒液中毒或毒素摄入

脑血管事件

偏头痛

癫痫发作

感染

多发性硬化症

低血糖

治疗计划

氧中毒的治疗纯粹是针对症状的。因此，必须监测毒性的早期识别。应该记住，在毒性开始时突然停止氧气有时会加重症状。氧中毒的发作和进展速度可受多种条件、程序和药物的影响。通过暴露于分离或联合的非致死水平的高氧/缺氧来诱导抗氧化酶，如超氧化物歧化酶，已经在动物中成功尝试，并且正在人类身上进行评估[12]。据认为，这可能导致对随后的高氧暴露的耐受性进展。外源性抗氧化剂，尤其是维生素E和维生素C，可降低接受高氧治疗的早产儿脑后纤维增生的患病率[13]。

预后

对于成人来说，虽然中枢神经系统氧毒性可能导致偶发损伤，但研究表明，去除刺激剂后，不会发生长期神经损伤[14]。在大多数成人中，氧诱发的肺毒性引起的损害是可逆的。

对于婴儿来说，那些在支气管肺发育不良发生后幸存下来的人最终将恢复接近正常的肺功能，因为肺部在最初的 5 到 7 年内会继续生长。然而，他们可能在余生中更容易受到呼吸道感染，而且后期感染的严重程度往往高于同龄人[15]。

婴儿早产儿视网膜病变 （ROP） 常在不干预的情况下逆转，晚年视力可能正常。当疾病发展到需要手术的阶段时，结果通常对 3 期 ROP 的治疗有好处，但对后期阶段要糟糕得多。虽然手术通常可以成功地恢复眼睛的解剖结构，但疾病进展对神经系统的损害导致恢复视力的结果相对较差。其他并发症的存在也会降低获得良好结果的可能性[16]。

并发症

氧中毒可引起多种并发症，影响多个器官系统。中枢神经系统并发症主要包括强直阵挛性惊厥和遗忘症。肺部后遗症包括轻度气管支气管炎和吸收性肺不张，以及与急性呼吸窘迫综合征难以鉴别的弥漫性肺泡损伤。眼部并发症包括可逆性近视、延迟性白内障形成和儿童后纤维增生。还观察到浆液性中耳炎和压痛性骨坏死。在慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease， COPD）、哮喘持续状态、呼吸肌无力（例如多发性神经炎、脊髓灰质炎或重症肌无力）患者中，以及因麻醉剂中毒、颅脑外伤或颅内张力升高而出现中枢性呼吸抑制的患者中，氧中毒可继发于低氧血症驱动丧失和通气减少所致的二氧化碳麻醉[17]。

警示和患者教育

高氧药物临床使用更丰富的主要局限性是其可能的毒性以及其有效剂量和毒性剂量之间存在的相对有限的安全边际。然而，对氧气毒性作用的警觉性以及对安全压力和持续时间的熟悉限制了其应用。此外，仔细管理其剂量的能力为扩大其使用的当前临床适应症清单提供了充分的基础。氧气最明显的毒性表现是施加在呼吸系统和中枢神经系统上的毒性表现。

其他问题

对氧毒性的敏感性存在很大差异。癫痫发作风险增加与二氧化碳潴留、水下浸泡、暴露于寒冷和运动有关。水肺潜水员使用含氧量高达 100% 的呼吸气体（例如，高氧空气、闭路循环呼吸器），并应接受安全使用方面的专门培训。近年来，氧气已可用于氧吧的娱乐用途。FDA警告那些患有心脏或肺部疾病等问题的人不要使用氧吧[18]。

提高医疗团队的成果

尽管关于高氧的数据稳步增长，但关于其临床效果的高质量信息的数量却落后了。目前高氧的循证适应症列表比广泛的临床状况（例如氧气输送受损、细胞缺氧、组织水肿、炎症和感染）要有限得多，这些都可能通过氧疗来缓解。

常压高氧的易及性要求进行更动态的尝试来表征其潜在的临床疗效。高氧作用的全方位有益特征证明了适当资助的前瞻性研究方法的合理性，该方法将确定安全范围的无毒剂量和治疗持续时间的疗效。