חֲדָשׁוֹת

טיפול בחמצן הוא אחת השיטות הנפוצות ביותר ברפואה המודרנית, אך עדיין קיימות תפיסות מוטעות לגבי האינדיקציות לטיפול בחמצן, ושימוש לא נכון בחמצן עלול לגרום לתגובות רעילות חמורות.

הערכה קלינית של היפוקסיה ברקמות

הביטויים הקליניים של היפוקסיה רקמתית מגוונים ולא ספציפיים, כאשר התסמינים הבולטים כוללים קוצר נשימה, קוצר נשימה, טכיקרדיה, מצוקה נשימתית, שינויים מהירים במצב הנפשי והפרעות קצב. כדי לקבוע נוכחות של היפוקסיה רקמתית (ויסצרלית), לקטט בסרום (מוגבר במהלך איסכמיה ותפוקת לב מופחתת) ו-SvO2 (ירידה במהלך תפוקת לב מופחתת, אנמיה, היפוקסמיה עורקית וקצב מטבולי גבוה) מועילים להערכה קלינית. עם זאת, לקטט יכול להיות מוגבר במצבים שאינם היפוקסיים, כך שלא ניתן לבצע אבחנה אך ורק על סמך עלייה ברמת לקטט, שכן לקטט יכול להיות מוגבר גם במצבים של גליקוליזה מוגברת, כגון צמיחה מהירה של גידולים ממאירים, אלח דם מוקדם, הפרעות מטבוליות ומתן קטכולאמינים. ערכי מעבדה אחרים המצביעים על תפקוד לקוי של איברים ספציפיים חשובים גם הם, כגון רמות גבוהות של קריאטינין, טרופונין או אנזימי כבד.

הערכה קלינית של מצב חמצון עורקי

ציאנוזיס. ציאנוזיס היא בדרך כלל תסמין המופיע בשלב מאוחר של היפוקסיה, ולעתים קרובות אינה אמינה באבחון היפוקסמיה והיפוקסיה מכיוון שהיא עשויה שלא להופיע באנמיה ובזרימת דם לקויה, וקשה לאנשים עם עור כהה יותר לזהות ציאנוזיס.

ניטור אוקסימטריית דופק. ניטור אוקסימטריית דופק לא פולשני נמצא בשימוש נרחב לניטור כל המחלות, וה-SaO2 המשוער שלו נקרא SpO2. עקרון ניטור אוקסימטריית הדופק הוא חוק ביל, הקובע כי ניתן לקבוע את ריכוזו של חומר לא ידוע בתמיסה על ידי ספיגת האור שלו. כאשר אור עובר דרך כל רקמה, רובו נספג על ידי יסודות הרקמה והדם. עם זאת, עם כל פעימת לב, דם עורקי עובר זרימה פועמת, המאפשרת למד אוקסימטריית הדופק לזהות שינויים בבליעת אור בשני אורכי גל: 660 ננומטר (אדום) ו-940 ננומטר (אינפרא אדום). שיעורי הספיגה של המוגלובין מופחת והמוגלובין מחומצן שונים בשני אורכי גל אלה. לאחר הפחתת ספיגת הרקמות שאינן פועמות, ניתן לחשב את ריכוז ההמוגלובין המחומצן ביחס להמוגלובין הכולל.

ישנן מספר מגבלות לניטור אוקסימטריית דופק. כל חומר בדם שבולט אורכי גל אלה עלול להפריע לדיוק המדידה, כולל המוגלובינופתיות נרכשות - קרבוקסיהמוגלובין ומתמוגלובינמיה, מתילן כחול, וריאנטים גנטיים מסוימים של המוגלובין. ספיגת קרבוקסיהמוגלובין באורך גל של 660 ננומטר דומה לזו של המוגלובין מחומצן; ספיגה נמוכה מאוד באורך גל של 940 ננומטר. לכן, ללא קשר לריכוז היחסי של המוגלובין רווי פחמן חד-חמצני והמוגלובין רווי חמצן, SpO2 יישאר קבוע (90%~95%). במתמוגלובינמיה, כאשר ברזל מסוג heme מתחמצן למצב ברזל, מתמוגלובין משווה את מקדמי הספיגה של שני אורכי גל. התוצאה היא ש-SpO2 משתנה רק בטווח של 83% עד 87% בטווח ריכוזים רחב יחסית של מתמוגלובין. במקרה זה, נדרשים ארבעה אורכי גל של אור למדידת חמצן בדם עורקי כדי להבחין בין ארבע צורות ההמוגלובין.

ניטור אוקסימטריית דופק מסתמך על זרימת דם פועמת מספקת; לכן, לא ניתן להשתמש בניטור אוקסימטריית דופק במצבי היפופרפוזיה בהלם או בעת שימוש במכשירי סיוע חדריים שאינם פועמים (כאשר תפוקת הלב מהווה רק חלק קטן מתפוקת הלב). במצבי ריגורגיטציה טריקוספידלית חמורה, ריכוז הדאוקסיהמוגלובין בדם הוורידי גבוה, ופעימת הדם הוורידי עלולה להוביל לקריאות נמוכות של רוויון חמצן בדם. בהיפוקסמיה עורקית חמורה (SaO2<75%), הדיוק עשוי גם הוא לרדת מכיוון ששיטה זו מעולם לא אומתה בטווח זה. לבסוף, יותר ויותר אנשים מבינים שניטור אוקסימטריית דופק עלול להעריך יתר על המידה את רוויון ההמוגלובין העורקי בעד 5-10 נקודות אחוז, תלוי במכשיר הספציפי בו משתמשים אנשים כהי עור.

PaO2/FIO2. יחס PaO2/FIO2 (המכונה בדרך כלל יחס P/F, הנע בין 400 ל-500 מ"מ כספית) משקף את מידת חילוף החמצן הלא תקין בריאות, והוא שימושי ביותר בהקשר זה מכיוון שאוורור מכני יכול לקבוע במדויק את FIO2. יחס AP/F נמוך מ-300 מ"מ כספית מצביע על חריגות משמעותיות בחילוף גזים קלינית, בעוד שיחס P/F נמוך מ-200 מ"מ כספית מצביע על היפוקסמיה חמורה. הגורמים המשפיעים על יחס P/F כוללים הגדרות אוורור, לחץ נשיפה חיובי בקצה הנשיפה ו-FIO2. השפעת השינויים ב-FIO2 על יחס P/F משתנה בהתאם לאופי הפגיעה הריאה, מקטע השאנט וטווח השינויים ב-FIO2. בהיעדר PaO2, SpO2/FIO2 יכול לשמש כאינדיקטור חלופי סביר.

הפרש לחץ חלקי חמצן עורקי באלוואולות (Aa PO2). מדידת הפרש Aa PO2 היא ההפרש בין לחץ חלקי החמצן האלוואולותי המחושב לבין לחץ חלקי החמצן העורקי הנמדד, המשמש למדידת יעילות חילוף הגזים.

הפרש ה-Aa PO2 "הנורמלי" בנשימת אוויר סביבתי בגובה פני הים משתנה עם הגיל, ונע בין 10 ל-25 מ"מ כספית (2.5+0.21 x גיל [שנים]). הגורם המשפיע השני הוא FIO2 או PAO2. אם אחד משני גורמים אלה עולה, ההבדל ב-Aa PO2 יגדל. הסיבה לכך היא שחילופי גזים בנימים האלוואולריים מתרחשים בחלק השטוח יותר (השיפוע) של עקומת דיסוציאציה של חמצן המוגלובין. תחת אותה דרגה של ערבוב ורידי, ההבדל ב-PO2 בין דם ורידי מעורבב לדם עורקי יגדל. להיפך, אם PO2 האלוואולרי נמוך עקב אוורור לקוי או גובה רב, הפרש ה-Aa יהיה נמוך מהנורמלי, מה שעלול להוביל לחסר הערכה או לאבחון לא מדויק של תפקוד ריאתי לקוי.

מדד חמצון. ניתן להשתמש במדד חמצון (OI) בחולים המונשמים מכנית כדי להעריך את עוצמת תמיכת האוורור הנדרשת לשמירה על חמצון. הוא כולל לחץ אוויר ממוצע (MAP, בס"מ H2O), FIO2 ו-PaO2 (במ"מ כספית) או SpO2, ואם הוא עולה על 40, ניתן להשתמש בו כסטנדרט לטיפול בחמצון ממברנלי חוץ-גופי. ערך תקין פחות מ-4 ס"מ H2O/מ"מ כספית; בשל הערך האחיד של ס"מ H2O/מ"מ כספית (1.36), יחידות בדרך כלל אינן נכללות בעת דיווח על יחס זה.

אינדיקציות לטיפול חמצן חריף
כאשר מטופלים חווים קשיי נשימה, בדרך כלל נדרשת תוספת חמצן לפני אבחון היפוקסמיה. כאשר לחץ חלקי של חמצן עורקי (PaO2) נמוך מ-60 מ"מ כספית, האינדיקציה הברורה ביותר לקליטת חמצן היא היפוקסמיה עורקית, אשר בדרך כלל מתאימה לרוויון חמצן עורקי (SaO2) או רוויון חמצן היקפי (SpO2) של 89% עד 90%. כאשר PaO2 יורד מתחת ל-60 מ"מ כספית, רוויון החמצן בדם עלול לרדת בחדות, מה שמוביל לירידה משמעותית בתכולת החמצן העורקית ולגרום להיפוקסיה ברקמות.

בנוסף להיפוקסמיה עורקית, תוספת חמצן עשויה להיות נחוצה במקרים נדירים. אנמיה חמורה, טראומה וחולים קריטיים לניתוח יכולים להפחית היפוקסיה ברקמות על ידי העלאת רמות החמצן העורקיות. עבור חולים עם הרעלת פחמן חד-חמצני (CO), תוספת חמצן יכולה להגביר את תכולת החמצן המומס בדם, להחליף את ה-CO הקשור להמוגלובין ולהגדיל את שיעור ההמוגלובין המחומצן. לאחר שאיפת חמצן טהור, זמן מחצית החיים של קרבוקסיהמוגלובין הוא 70-80 דקות, בעוד שזמן מחצית החיים בעת שאיפת אוויר סביבתי הוא 320 דקות. בתנאי חמצן היפרבריים, זמן מחצית החיים של קרבוקסיהמוגלובין מתקצר לפחות מ-10 דקות לאחר שאיפת חמצן טהור. חמצן היפרברי משמש בדרך כלל במצבים עם רמות גבוהות של קרבוקסיהמוגלובין (>25%), איסכמיה לבבית או הפרעות חושיות.

למרות היעדר נתונים תומכים או נתונים לא מדויקים, מחלות אחרות עשויות גם הן להפיק תועלת מתוספת חמצן. טיפול בחמצן משמש בדרך כלל לטיפול בכאב ראש מקבצי, משבר כאב חרמשי, הקלה על מצוקה נשימתית ללא היפוקסמיה, פנאומוטורקס ואמפיזמה במדיאסטינום (המקדמת ספיגת אוויר בחזה). ישנן עדויות המצביעות על כך שרמת חמצן גבוהה במהלך הניתוח יכולה להפחית את שכיחות זיהומים באתר הניתוח. עם זאת, נראה כי תוספת חמצן אינה מפחיתה ביעילות בחילות/הקאות לאחר הניתוח.

עם השיפור ביכולת אספקת החמצן במרפאות חוץ, השימוש בטיפול חמצן ארוך טווח (LTOT) גם הוא גובר. הסטנדרטים ליישום טיפול חמצן ארוך טווח כבר ברורים מאוד. טיפול חמצן ארוך טווח משמש בדרך כלל למחלת ריאות חסימתית כרונית (COPD).
שני מחקרים על חולים עם COPD היפוקסמי מספקים נתונים תומכים עבור LTOT. המחקר הראשון היה ניסוי טיפול בחמצן לילי (NOTT) שנערך בשנת 1980, שבו החולים חולקו באופן אקראי לטיפול חמצן לילי (לפחות 12 שעות) או רציף. לאחר 12 ו-24 חודשים, לחולים שקיבלו טיפול חמצן לילי בלבד יש שיעור תמותה גבוה יותר. הניסוי השני היה ניסוי המשפחה של המועצה למחקר רפואי שנערך בשנת 1981, שבו החולים חולקו באופן אקראי לשתי קבוצות: אלו שלא קיבלו חמצן או אלו שקיבלו חמצן לפחות 15 שעות ביום. בדומה למבחן NOTT, שיעור התמותה בקבוצה האנאירובית היה גבוה משמעותית. נבדקי שני הניסויים היו חולים לא מעשנים שקיבלו טיפול מקסימלי ובמצב יציב, עם PaO2 מתחת ל-55 מ"מ כספית, או חולים עם פוליציטמיה או מחלת לב ריאתית עם PaO2 מתחת ל-60 מ"מ כספית.

שני ניסויים אלה מצביעים על כך שטיפול תרופתי בחמצן במשך יותר מ-15 שעות ביום עדיף על אי קבלת חמצן לחלוטין, וטיפול רציף בחמצן עדיף על טיפול בלילה בלבד. קריטריוני ההכללה בניסויים אלה מהווים את הבסיס לפיתוח הנחיות לטיפול תרופתי ארוך טווח (LTOT) עבור חברות ביטוח רפואי ו-ATS כיום. סביר להסיק כי טיפול תרופתי ארוך טווח מקובל גם עבור מחלות לב וכלי דם היפוקסיות אחרות, אך כיום חסרות ראיות ניסיוניות רלוונטיות. ניסוי רב-מרכזי שנערך לאחרונה לא מצא הבדל בהשפעת טיפול בחמצן על התמותה או איכות החיים עבור חולי COPD עם היפוקסמיה שלא עמדה בקריטריונים למנוחה או נגרמה רק על ידי פעילות גופנית.

רופאים רושמים לעיתים תוספת חמצן לילית לחולים שחווים ירידה חדה ברוויון החמצן בדם במהלך השינה. נכון לעכשיו, אין ראיות ברורות התומכות בשימוש בגישה זו בחולים עם דום נשימה בשינה חסימתי. עבור חולים עם דום נשימה בשינה חסימתי או תסמונת היפופניאה עקב השמנת יתר המובילה לנשימה לקויה בלילה, אוורור בלחץ חיובי לא פולשני במקום תוספת חמצן הוא שיטת הטיפול העיקרית.

סוגיה נוספת שיש לקחת בחשבון היא האם יש צורך בתוספת חמצן במהלך טיסה. רוב המטוסים המסחריים בדרך כלל מעלים את לחץ האוויר בתא הנוסעים לגובה השווה ל-8000 רגל, עם מתח חמצן בשאיפה של כ-108 מ"מ כספית. עבור חולים עם מחלות ריאה, ירידה במתח החמצן בשאיפה (PiO2) עלולה לגרום להיפוקסמיה. לפני הטיסה, על החולים לעבור הערכה רפואית מקיפה, כולל בדיקת גזים בדם עורקי. אם רמת החמצן (PaO2) של המטופל על הקרקע היא ≥ 70 מ"מ כספית (SpO2>95%), אזי רמת החמצן (PaO2) שלהם במהלך הטיסה צפויה לעלות על 50 מ"מ כספית, דבר שנחשב בדרך כלל מספיק להתמודדות עם פעילות גופנית מינימלית. עבור חולים עם SpO2 או PaO2 נמוכים, ניתן לשקול מבחן הליכה של 6 דקות או מבחן סימולציה של היפוקסיה, בדרך כלל עם שאיפת 15% חמצן. אם מתרחשת היפוקסמיה במהלך טיסה, ניתן לתת חמצן דרך צינורית האף כדי להגביר את צריכת החמצן.

בסיס ביוכימי של הרעלת חמצן

רעילות חמצן נגרמת על ידי ייצור של מיני חמצן ריאקטיביים (ROS). ROS הוא רדיקל חופשי שמקורו בחמצן עם אלקטרון מסלולי לא מזווג שיכול להגיב עם חלבונים, ליפידים וחומצות גרעין, לשנות את המבנה שלהם ולגרום נזק תאי. במהלך חילוף חומרים מיטוכונדריאלי תקין, כמות קטנה של ROS מיוצרת כמולקולת איתות. תאי מערכת החיסון משתמשים גם ב-ROS כדי להרוג פתוגנים. ROS כולל סופראוקסיד, מי חמצן (H2O2) ורדיקלים הידרוקסיליים. עודף ROS יעלה בהכרח על תפקודי ההגנה התאיים, מה שמוביל למוות או יגרום נזק תאי.

כדי להגביל את הנזק הנגרם על ידי יצירת ROS, מנגנון ההגנה נוגד החמצון של התאים יכול לנטרל רדיקלים חופשיים. סופראוקסיד דיסמוטאז ממיר סופראוקסיד ל-H2O2, אשר לאחר מכן מומר ל-H2O ו-O2 על ידי קטלאז וגלוטתיון פראוקסידאז. גלוטתיון היא מולקולה חשובה המגבילה את נזקי ROS. מולקולות נוגדות חמצון אחרות כוללות אלפא טוקופרול (ויטמין E), חומצה אסקורבית (ויטמין C), פוספוליפידים וציסטאין. רקמת הריאה האנושית מכילה ריכוזים גבוהים של נוגדי חמצון חוץ-תאיים ואיזואנזימים של סופראוקסיד דיסמוטאז, מה שהופך אותה לפחות רעילה כאשר היא נחשפת לריכוזים גבוהים יותר של חמצן בהשוואה לרקמות אחרות.

ניתן לחלק פגיעה בריאות בתיווך ROS הנגרמת על ידי היפרוקסיה לשני שלבים. ראשית, ישנו שלב ההפרשה, המאופיין במותם של תאי אפיתל מסוג 1 ותאי אנדותל בנאדיות, בצקת אינטרסטיציאלית ומילוי נויטרופילים הפרשים בנאדיות. לאחר מכן, ישנו שלב התפשטות, שבמהלכו תאי אנדותל ותאי אפיתל מסוג 2 מתרבים ומכסים את קרום הבסיס שנחשף קודם לכן. המאפיינים של תקופת ההחלמה מפגיעת החמצן הם התפשטות פיברובלסטים ופיברוזיס אינטרסטיציאלי, אך האנדותל הנימים והאפיתל האלוואולי עדיין שומרים על מראה תקין פחות או יותר.
ביטויים קליניים של רעילות חמצן ריאתית

רמת החשיפה שבה מתרחשת רעילות עדיין אינה ברורה. כאשר FIO2 נמוך מ-0.5, רעילות קלינית בדרך כלל אינה מתרחשת. מחקרים מוקדמים בבני אדם מצאו שחשיפה לכמעט 100% חמצן עלולה לגרום להפרעות חושיות, בחילות וברונכיט, כמו גם להפחית את קיבולת הריאות, קיבולת דיפוזיה של הריאות, תאימות הריאות, PaO2 ו-pH. בעיות נוספות הקשורות לרעילות חמצן כוללות אטלקטזיס ספיגה, היפרקפניה המושרה על ידי חמצן, תסמונת מצוקה נשימתית חריפה (ARDS) ודיספלזיה ברונכופולמונרית בילודים (BPD).
אטלקטזיס סופג. חנקן הוא גז אינרטי המתפזר לאט מאוד לזרם הדם בהשוואה לחמצן, ובכך ממלא תפקיד בשמירה על התפשטות האלוואולריות. בעת שימוש ב-100% חמצן, עקב קצב ספיגת החמצן העולה על קצב האספקה ​​של גז טרי, מחסור בחנקן יכול להוביל לקריסת אלוואולריות באזורים עם יחס זרימת אוויר (V/Q) נמוך יותר של האלוואולות. במיוחד במהלך ניתוח, הרדמה ושיתוק יכולים להוביל לירידה בתפקוד הריאות השיורי, מה שמוביל לקריסה של דרכי הנשימה הקטנות והאלוואולי, וכתוצאה מכך להופעה מהירה של אטלקטזיס.

היפרקפניה הנגרמת על ידי חמצן. חולי COPD חמורים נוטים להיפרקפניה חמורה כאשר הם נחשפים לריכוזים גבוהים של חמצן במהלך החמרה במצבם. המנגנון של היפרקפניה זו הוא שיכולת ההיפוקסמיה להניע את הנשימה מעוכבת. עם זאת, בכל חולה, ישנם שני מנגנונים נוספים הפועלים בדרגות שונות.
היפוקסמיה בחולי COPD היא תוצאה של לחץ חלקי חמצן (PAO2) נמוך באלוואולות באזור V/Q הנמוך. על מנת למזער את ההשפעה של אזורי V/Q נמוכים אלה על היפוקסמיה, שתי תגובות של מחזור הדם הריאתי - התכווצות כלי דם ריאתית היפוקסית (HPV) והתכווצות כלי דם ריאתית היפרקפנית - יעבירו את זרימת הדם לאזורים מאווררים היטב. כאשר תוספת חמצן מגדילה את PAO2, HPV יורד משמעותית, מה שמגביר את הפרפוזיה באזורים אלה, וכתוצאה מכך נוצרים אזורים עם יחסי V/Q נמוכים יותר. רקמות ריאה אלה עשירות כעת בחמצן אך בעלות יכולת חלשה יותר לסלק CO2. הפרפוזיה המוגברת של רקמות ריאה אלה באה במחיר של ויתור על אזורים עם אוורור טוב יותר, שאינם יכולים לשחרר כמויות גדולות של CO2 כבעבר, מה שמוביל להיפרקפניה.

סיבה נוספת היא אפקט הלדיין המוחלש, כלומר בהשוואה לדם מחומצן, דם חסר חמצן יכול לשאת יותר CO2. כאשר המוגלובין חסר חמצן, הוא קושר יותר פרוטונים (H+) ו-CO2 בצורת אסטרים אמינו. ככל שריכוז הדאוקסיהמוגלובין יורד במהלך טיפול בחמצן, גם יכולת הבופרת של CO2 ו-H+ פוחתת, ובכך מחלישה את יכולתו של הדם הוורידי להעביר CO2 ומוביל לעלייה ב-PaCO2.

כאשר מספקים חמצן לחולים עם אצירת CO2 כרונית או חולים בסיכון גבוה, במיוחד במקרה של היפוקסמיה קיצונית, חשוב ביותר להתאים במדויק את FIO2 כדי לשמור על SpO2 בטווח של 88%~90%. דיווחי מקרים מרובים מצביעים על כך שאי-וויסות O2 עלול להוביל לתוצאות שליליות; מחקר אקראי שנערך על חולים עם החמרה חריפה של CODP בדרכם לבית החולים הוכיח זאת ללא עוררין. בהשוואה לחולים ללא הגבלת חמצן, חולים שהוקצו באופן אקראי לתוסף חמצן כדי לשמור על SpO2 בטווח של 88% עד 92% היו בעלי שיעורי תמותה נמוכים משמעותית (7% לעומת 2%).

ARDS ו-BPD. אנשים גילו זה מכבר שרעילות חמצן קשורה לפתופיזיולוגיה של ARDS. אצל יונקים שאינם בני אדם, חשיפה ל-100% חמצן עלולה להוביל לנזק מפושט בנאדיות ובסופו של דבר למוות. עם זאת, קשה להבחין בין הראיות המדויקות לרעילות חמצן בחולים עם מחלות ריאה קשות לבין הנזק הנגרם על ידי מחלות בסיסיות. בנוסף, מחלות דלקתיות רבות עלולות לגרום לעלייה בתפקוד ההגנה נוגדת החמצון. לכן, רוב המחקרים לא הצליחו להדגים מתאם בין חשיפה מוגזמת לחמצן לבין פגיעה ריאתית חריפה או ARDS.

מחלת קרום היאלין ריאתי היא מחלה הנגרמת מחוסר בחומרים פעילים על פני השטח, המאופיינת בקריסה ודלקת של האלוואולים. פגים עם מחלת קרום היאלין דורשים בדרך כלל שאיפה של ריכוזים גבוהים של חמצן. רעילות חמצן נחשבת לגורם עיקרי בפתוגנזה של BPD, ומתרחשת אפילו בילודים שאינם זקוקים לאוורור מכני. יילודים רגישים במיוחד לנזק חמצן גבוה מכיוון שתפקודי ההגנה נוגדי החמצון התאיים שלהם טרם התפתחו והבשילו במלואם; רטינופתיה של פגות היא מחלה הקשורה ללחץ חוזר ונשנה של היפוקסיה/היפראוקסיה, והשפעה זו אושרה ברטינופתיה של פגות.
ההשפעה הסינרגטית של רעילות חמצן ריאתית

ישנן מספר תרופות שיכולות להגביר את רעילות החמצן. חמצן מגביר את רמת ה-ROS המיוצרת על ידי בליאומיצין ומשבית את בליאומיצין הידרולאז. באוגרים, לחץ חלקי גבוה של חמצן יכול להחריף את הפגיעה הריאה הנגרמת על ידי בליאומיצין, ודיווחי מקרה תיארו גם ARDS בחולים שקיבלו טיפול בליאומיצין ונחשפו ל-FIO2 גבוה במהלך התקופה הפרי-ניתוחית. עם זאת, ניסוי פרוספקטיבי לא הצליח להדגים קשר בין חשיפה לריכוז גבוה של חמצן, חשיפה קודמת לבליאומיצין ותפקוד ריאתי חמור לאחר הניתוח. פאראקוואט הוא קוטל עשבים מסחרי שהוא מגביר נוסף של רעילות חמצן. לכן, כאשר מתמודדים עם חולים עם הרעלת פאראקוואט וחשיפה לבליאומיצין, יש למזער את צריכת ה-FIO2 ככל האפשר. תרופות אחרות שעלולות להחריף את רעילות החמצן כוללות דיסולפירם וניטרופורנטואין. מחסור בחלבונים ובחומרים מזינים יכול להוביל לנזק גבוה לחמצן, שיכול לנבוע מחוסר בחומצות אמינו המכילות תיול החיוניות לסינתזת גלוטתיון, כמו גם מחוסר בויטמינים A ו-E נוגדי חמצון.
רעילות חמצן במערכות איברים אחרות

היפראוקסיה יכולה לגרום לתגובות רעילות לאיברים מחוץ לריאות. מחקר עוקבה רטרוספקטיבי רב-מרכזי גדול הראה קשר בין תמותה מוגברת לרמות חמצן גבוהות לאחר החייאה מוצלחת. המחקר מצא כי חולים עם PaO2 גבוה מ-300 מ"מ כספית לאחר החייאה היו בעלי יחס סיכון לתמותה בבית החולים של 1.8 (רווח בר-סמך 95%, 1.8-2.2) בהשוואה לחולים עם רמת חמצן תקינה בדם או היפוקסמיה. הסיבה לשיעור התמותה המוגבר היא הידרדרות תפקוד מערכת העצבים המרכזית לאחר דום לב הנגרם כתוצאה מפגיעה ברפרפוזיה גבוהה של חמצן בתיווך ROS. מחקר שנערך לאחרונה תיאר גם שיעור תמותה מוגבר בחולים עם היפוקסמיה לאחר אינטובציה במחלקת מיון, הקשור קשר הדוק למידת ה-PaO2 המוגבר.

עבור חולים עם פגיעה מוחית ושבץ מוחי, נראה כי מתן חמצן לאלו ללא היפוקסמיה אינו מועיל. מחקר שנערך על ידי מרכז טראומה מצא כי בהשוואה לחולים עם רמות חמצן תקינות בדם, חולים עם פגיעה מוחית טראומטית שקיבלו טיפול בחמצן גבוה (PaO2>200 מ"מ כספית) הראו שיעור תמותה גבוה יותר וציון Glasgow Coma נמוך יותר עם השחרור. מחקר נוסף על חולים שקיבלו טיפול בחמצן היפרברי הראה פרוגנוזה נוירולוגית גרועה. בניסוי רב-מרכזי גדול, מתן תוספת חמצן לחולי שבץ מוחי חריף ללא היפוקסמיה (רוויה גדולה מ-96%) לא הביא לתועלת בתמותה או בפרוגנוזה התפקודית.

באוטם שריר הלב חריף (AMI), תוספת חמצן היא טיפול נפוץ, אך ערכו של טיפול בחמצן עבור חולים כאלה עדיין שנוי במחלוקת. חמצן נחוץ בטיפול בחולי אוטם שריר הלב חריף עם היפוקסמיה במקביל, מכיוון שהוא יכול להציל חיים. עם זאת, היתרונות של תוספת חמצן מסורתית בהיעדר היפוקסמיה עדיין אינם ברורים. בסוף שנות ה-70, ניסוי אקראי כפול סמיות גייס 157 חולים עם אוטם שריר הלב חריף ללא סיבוכים והשווה טיפול בחמצן (6 ליטר/דקה) ללא טיפול בחמצן. נמצא כי חולים שקיבלו טיפול בחמצן סבלו משיעור גבוה יותר של טכיקרדיה סינוסית ועלייה גדולה יותר באנזימי שריר הלב, אך לא היה הבדל בשיעור התמותה.

בחולים עם אוטם שריר הלב חריף בעלי עליית מקטע ST ללא היפוקסמיה, טיפול בחמצן באמצעות קנולה באף בקצב של 8 ליטר/דקה אינו מועיל בהשוואה לשאיפת אוויר סביבתי. במחקר אחר על שאיפת חמצן בקצב של 6 ליטר/דקה ושאיפת אוויר סביבתי, לא נמצא הבדל בתמותה ובשיעורי אשפוז חוזר לאחר שנה בקרב חולים עם אוטם שריר הלב חריף. שליטה על רוויון החמצן בדם בין 98% ל-100% ובין 90% ל-94% אינה מועילה בחולים עם דום לב מחוץ לבית החולים. ההשפעות המזיקות הפוטנציאליות של רמות חמצן גבוהות על אוטם שריר הלב חריף כוללות התכווצות עורקים כליליים, שיבושים בחלוקת זרימת הדם במיקרו-מחזור הדם, עלייה במעבר חמצן תפקודי, ירידה בצריכת החמצן ועלייה בנזק ל-ROS באזור שעבר רפרפוזיה מוצלחת.

לבסוף, ניסויים קליניים ומטה-אנליזות בחנו את ערכי היעד המתאימים של SpO2 עבור חולים מאושפזים במצב קריטי. ניסוי אקראי, פתוח, במרכז יחיד, שהשווה טיפול שמרני בחמצן (יעד SpO2 94%~98%) עם טיפול מסורתי (ערך SpO2 97%~100%) נערך על 434 חולים ביחידה לטיפול נמרץ. שיעור התמותה ביחידה לטיפול נמרץ של חולים שהוקצו באופן אקראי לקבל טיפול שמרני בחמצן השתפר, עם שיעורים נמוכים יותר של הלם, אי ספיקת כבד ובקטרמיה. מטה-אנליזה שלאחר מכן כללה 25 ניסויים קליניים שגייסו למעלה מ-16,000 חולים מאושפזים עם אבחנות שונות, כולל שבץ מוחי, טראומה, אלח דם, אוטם שריר הלב וניתוח חירום. תוצאות המטה-אנליזה הראו כי חולים שקיבלו אסטרטגיות טיפול שמרני בחמצן היו בעלי שיעור תמותה מוגבר בבית החולים (סיכון יחסי, 1.21; רווח בר-סמך 95%, 1.03-1.43).

עם זאת, שני ניסויים בקנה מידה גדול שנערכו לאחר מכן לא הצליחו להדגים כל השפעה של אסטרטגיות טיפול שמרני בחמצן על מספר הימים ללא מכונות הנשמה בחולים עם מחלת ריאות או על שיעור ההישרדות של 28 יום בחולי ARDS. לאחרונה, מחקר שנערך על 2541 חולים שקיבלו הנשמה מכנית מצא כי תוספת חמצן ממוקדת בשלושה טווחי SpO2 שונים (88%~92%, 92%~96%, 96%~100%) לא השפיעה על תוצאות כגון ימי הישרדות, תמותה, דום לב, הפרעות קצב, אוטם שריר הלב, שבץ מוחי או פנאומוטורקס ללא הנשמה מכנית תוך 28 ימים. בהתבסס על נתונים אלה, ההנחיות של האגודה הבריטית לחזה ממליצות על טווח SpO2 יעד של 94% עד 98% עבור רוב החולים הבוגרים המאושפזים. זה סביר מכיוון ש-SpO2 בטווח זה (בהתחשב בשגיאה של ± 2%~3% של אוקסימטרים של דופק) מתאים לטווח PaO2 של 65-100 מ"מ כספית, שהוא בטוח ומספיק לרמות חמצן בדם. עבור חולים הנמצאים בסיכון לאי ספיקת נשימתית היפרקפנית, 88% עד 92% מהווים יעד בטוח יותר למניעת היפרקפניה הנגרמת על ידי חמצן.