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我們的地球誕生于大約48億年前。在起初的早期階段，地球的大氣層不含氧氣。在地球誕生大約10億年后，經(jīng)過復(fù)雜的生物進(jìn)化出現(xiàn)了生命，藍(lán)藻是地球上最早的生命形式之一，它通過光合作用產(chǎn)生了氧氣，導(dǎo)致大氣中氧氣的增加。在幾十億年后的1774年，Joseph Priestly確定了氧氣是維持地球生命的氣體。一個多世紀(jì)后的1885年，George Holtzaple報道了通過給氧治療肺炎的情況。Lorraine Smith首次報道了氧對實驗小鼠造成的急性毒性作用。他指出，隨著體內(nèi)血氧水平的升高，氧的毒性效應(yīng)逐漸增加。

圖1. ROS在通過細(xì)胞凋亡，在清除突變或受損細(xì)胞中發(fā)揮生理作用。過量的ROS被抗氧化劑清除。在高氧血癥狀態(tài)下，ROS水平上升過高，抗氧化機(jī)制迅速被催垮。正常細(xì)胞的破壞隨之而來。

表1.過度給氧的臨床影響

3.1 肺

    氣管纖毛擺動喪失，導(dǎo)致氣管炎是高氧血癥肺部早期中毒表現(xiàn)之一，其臨床特點有胸骨后不適，咳嗽，以及呼吸困難。氮氣，不易被吸收，存留在肺泡內(nèi)起到“夾板固定”作用，保持肺泡處于開放狀態(tài)。過度氧療，肺泡內(nèi)氧含量上升，氧氣的吸收較氮氣快，就容易發(fā)生肺泡塌陷。高FiO2水平導(dǎo)致肺部的病理生理變化，與急性呼吸窘迫綜合征（ARDS）時發(fā)生的變化相似。胸片和胸部CT圖像所見，通常與ARDS中觀察到的放射學(xué)改變難以區(qū)分（表1）。

3.2 血管收縮劑效應(yīng)

    一氧化氮是一種天然的血管舒張劑，氧氣對其有抑制作用。在高血氧水平狀態(tài)下，一氧化氮被抑制，從而產(chǎn)生血管收縮效應(yīng)，導(dǎo)致重要器官的血流受損。冠狀動脈血管收縮可能會導(dǎo)致急性心肌缺血。

3.3 呼吸的控制

    高FiO2給氧通常會導(dǎo)致高碳酸血癥的進(jìn)展，尤其是在慢性阻塞性肺病（COPD）急性加重的患者中。通常認(rèn)為高碳酸血癥是缺氧所引起呼吸驅(qū)動被抑制的結(jié)果。高FiO2水平在起初可能導(dǎo)致分鐘通氣量的減少和PaCO2水平的上升。然而，在相同的高FiO2水平下持續(xù)氧療超過15分鐘，起初的分鐘通氣量減少則顯著減弱。氧誘導(dǎo)的缺氧性肺血管收縮機(jī)制的失功，是高碳酸血癥發(fā)展的更恰當(dāng)?shù)慕忉?。高FiO2水平會導(dǎo)致肺部缺氧區(qū)域的血管舒張，血液流向通氣不良的區(qū)域，從而導(dǎo)致肺內(nèi)分流和高碳酸血癥。此外，隨著FiO2水平的升高，血紅蛋白的氧飽和度也會增加。氧飽和度的升高通過反向荷爾登效應(yīng)導(dǎo)致血紅蛋白在肺部不易與二氧化碳結(jié)合。然而，如果通氣量仍然很低，就像COPD患者經(jīng)常發(fā)生的那樣，二氧化碳的清除就會受損，導(dǎo)致高碳酸血癥。

已有許多試驗針對不同PaO2和氧飽和度水平作為氧療目標(biāo)的臨床效果進(jìn)行了研究（表2）。

表2. 評估危重患者自由與保守氧療目標(biāo)的主要研究

4.1 ST段抬高型心肌梗死（STEMI）的氧療：AVOID試驗

大多數(shù)急性心肌梗死患者都接受了氧療。這種治療干預(yù)的前提是給氧可以改善氧輸送并減少對缺血心肌的損傷。然而，在血氧正常的STEMI患者中給氧是否能改善臨床結(jié)果？

AVOID研究是由澳大利亞墨爾本的救護(hù)車服務(wù)機(jī)構(gòu)進(jìn)行的一項多中心、非盲隨機(jī)對照試驗（RCT）。該研究納入的是STEMI且基線血氧飽和度>94%的患者。干預(yù)組通過面罩以8L/min的速度進(jìn)行氧療；對照組未接受氧療。所有患者均由護(hù)理人員給藥口服阿司匹林300mg。持續(xù)抗血小板治療、抗凝選擇和經(jīng)皮介入治療均按照當(dāng)?shù)氐姆桨竵磉M(jìn)行。在本研究中，氧療并未使STEMI患者有臨床獲益。相反，在接受氧療的患者中，6個月時的磁共振成像顯示心肌梗死面積增加。此外，吸氧后復(fù)發(fā)性心肌梗死和心律失常的發(fā)生率也較高。

4.2 Oxygen-ICU 研究

    最近發(fā)表的幾項隨機(jī)對照試驗評估了血氧水平對ICU機(jī)械通氣患者的影響。OXYGEN-ICU研究，是一項單中心RCT，在意大利的一家內(nèi)-外科ICU中進(jìn)行，旨在評估氧療的影響。該研究納入的是預(yù)計ICU住院時間超過72小時的患者。在保守氧療組中，目標(biāo)PaO2水平設(shè)定在70至100 mmHg之間，氧飽和度水平設(shè)定在94%至98%之間。在自由氧療（常規(guī)治療）組中，遵循標(biāo)準(zhǔn)治療。在自由氧療組中，最高的PaO2水平允許達(dá)到150 mmHg，血氧飽和度達(dá)97%至100%之間。自由氧療組和保守氧療組的平均每日時間加權(quán)PaO2水平存在顯著差異（102 mmHg，IQR:88-116  vs.  87 mmHg，IQR:79-97）。這項研究顯示，自由氧療的ICU死亡率顯著高于保守氧療（20.2%  vs.  11.6%，p=0.01）。此外，保守氧療組中的新發(fā)休克、肝衰竭和菌血癥的發(fā)生率也較低。

4.3 ICU-ROX研究

澳大利亞-新西蘭重癥學(xué)會臨床研究組進(jìn)行了一項多中心研究（ICU-ROX研究），納入的是預(yù)計入組后需要機(jī)械通氣的患者。隨機(jī)分成保守氧療組和自由氧療組，保守氧療組的氧飽和度保持在91%和96%之間。如果氧飽和度超過該范圍，則將FiO2水平降低至目標(biāo)水平。如果一直都可達(dá)到目標(biāo)氧飽和度水平，則FiO2水平逐步降低至21%。在自由氧療（常規(guī)治療）組中，沒有進(jìn)行特定的干預(yù)來限制FiO2水平，氧飽和度保持在91%至100%之間。兩組在第28天的非機(jī)械通氣天數(shù)上并沒有顯著差異（保守氧療組 vs. 自由氧療組：21.3天 vs. 22.1天）。此外，兩組間90天和180天死亡率也沒有顯著差異。在亞組分析中發(fā)現(xiàn)，對于缺氧缺血性腦?。℉IE）患者，自由氧療可能帶來有害的效果。接受自由氧療的HIE患者，在180天時非機(jī)械通氣天數(shù)更少，180天死亡率更高，格拉斯哥結(jié)果量表上的不良結(jié)果發(fā)生率也更高。在其他類型腦損傷的患者中，事后分析發(fā)現(xiàn)，自由氧療與預(yù)后的改善相關(guān)。對膿毒癥患者的事后分析顯示，自由氧療有提高90天生存率的趨勢。然而，這些發(fā)現(xiàn)是假設(shè)產(chǎn)生的，需要在未來的對照研究中進(jìn)一步評估。

4.4 HYPERS2S研究

這是法國的一項多中心研究，在接受機(jī)械通氣的感染性休克患者中把保守氧療和自由氧療進(jìn)行了比較。在自由氧療組中，機(jī)械通氣的首個24小時FiO2水平維持在100%。在保守氧療組，血氧飽和度維持 在88-95%之間。由于對100%濃度給氧的安全性產(chǎn)生了擔(dān)憂，該研究提前停止。在研究停止時，接受100%濃度給氧的患者28天死亡率更高。100%濃度吸氧后，嚴(yán)重不良事件的總體發(fā)生率也顯著增加。自由氧療組的ICU獲得性虛弱發(fā)生率是保守氧療組的兩倍；肺不張的發(fā)生率也明顯升高。

4.5 LOCO2試驗

    LOCO2試驗是在法國的13家ICU中進(jìn)行的多中心RCT。研究納入的是符ARDS柏林定義并接受機(jī)械通氣的患者。在保守氧療組中，目標(biāo)PaO2水平在55-70 mmHg，氧飽和度維持在88-92%。在自由氧療組中，目標(biāo)PaO2水平在90-105 mmHg，氧飽和度≥96%。在第28天，任何原因的死亡（主要結(jié)果）均未觀察到差異。在次要結(jié)果中，保守氧療組的90天死亡率高于自由氧療組。重要的是，保守氧療組的腸系膜缺血發(fā)生率明顯升高（5% vs. 0）?；谶@一不良結(jié)局的發(fā)現(xiàn)，出于安全考慮，在第205名患者入組后，該研究停止了。

4.6 HOT-ICU試驗

    HOT-ICU試驗納入的是來自35家ICU的急性低氧性呼吸衰竭危重癥患者?；颊咄ㄟ^開放系統(tǒng)以10L/min的最小流速接受氧療，或通過封閉系統(tǒng)以最小50%的FiO2接受氧療（包括有創(chuàng)和無創(chuàng)通氣），預(yù)計需要氧療至少24小時。保守氧療組的目標(biāo)PaO2設(shè)定為60mmHg，而自由氧療組為90mmHg。保守組和自由組的90天死亡率（主要結(jié)果）沒有顯著差異（42.9% vs. 42.4%，p=0.64）。在次要結(jié)果中，兩組間不需生命支持的存活天數(shù)和出院后的存活天數(shù)也沒有顯著差異。本研究支持在急性低氧血癥性呼吸衰竭患者中，較低的PaO2目標(biāo)值為60 mmHg，而不是90 mmHg，且沒有不良臨床結(jié)局出現(xiàn)。

4.7 PILOT試驗

     PILOT是單中心集群隨機(jī)試驗，在急診和ICU接受機(jī)械通氣的患者中評估低氧飽和度（88-92%），中等氧飽和度（92-96%），和高氧飽和度（96-100%）之間的影響。試驗納入了2987名患者；其中2541例納入初步分析。三組中，28天的非機(jī)械通氣天數(shù)（主要結(jié)局）相似。低中高氧飽和度三組患者的非機(jī)械通氣天數(shù)中位數(shù)分別為20 (IQR: 0–25), 21 (IQR: 0–25),和 21 (IQR: 0–26)，p = 0.81。三組患者的28天死亡率也相似。PILOT試驗表明，與中等或高氧飽和度目標(biāo)相比，以90%或更低的低氧飽和度為目標(biāo)，并不能縮短呼吸機(jī)支持的持續(xù)時間或提高生存率。

4.8 缺氧缺血性腦病患者的氧合目標(biāo)

    BOX試驗沒有證實ICU-ROX研究的亞組分析結(jié)果，ICU-ROX研究表明，缺氧缺血性腦病患者的氧合目標(biāo)越高，預(yù)后越差。在BOX試驗這項單中心研究中，對院外心臟驟?；杳孕掖嬲叩谋Ｊ匮醑熌繕?biāo)（PaO2 68–75）和自由氧療目標(biāo)（PaO2 98–105 mm Hg）進(jìn)行了比較。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)保守的氧療策略與自由的氧療策略在90天時的死亡或嚴(yán)重殘疾（主要結(jié)果）方面不存在顯著性差異。