Hipoksemi

Tanım

Hipoksemi, arteriyel kanda oksijenin düşük olmasıdır. Birçok kaynağa göre arteriyel oksijen basıncının (PaO₂) 75-80 mmHg’den düşük olması, oksijen satürasyonunun %90’dan az olmasıdır. Bununla birlikte en doğrusu yaşa göre değerlendirmedir, çünkü normal PaO₂ değeri yaşla beraber düşer.

Hipoksemi, hipoksi ile karıştırılmamalıdır. Hipoksi dokuların yeterince oksijen alamamasıdır. Hipoksinin nedenleri; hipoksemi olabilir, dolaşım problemleri veya hücresel oksijen kullanım problemleri olabilir.

Yaşa Göre PaO₂ Değerleri (mmHg)

• 20 yaş: 84-95
• 30 yaş: 81-92
• 40 yaş: 78-92
• 50 yaş: 75-87
• 60 yaş: 72-84
• 70 yaş: 70-81
• 80 yaş: 67-97

Alveollerde Gaz Değişimi ile Ventilasyon Perfüzyon Oranı İlişkisi

Arteriyel kan gazı analizinin kullanım alanlarından biri de hipoksemiyi değerlendirmektir. Peki oksijen hangi durumlarda alveolden kana geçemiyor? Hipoksemi nedenlerine geçmeden önce solunum fizyolojisi ile ilgili bazı terimleri açıklamakta fayda var.

Ventilasyon Perfüzyon Oranı (V/Q): Alveollere 1 dakikada gelen hava miktarının kan miktarına oranıdır. Alveolar Ventilasyon VA ≈ 4-5 litre/dakika, Pulmoner Perfüzyon Q ≈ 5 litre/dakikadır. Böylece normal V/Q ≈ 0.8-1 olur. V; Ventilation kelimesinden, Q; latince sıvıların akım miktarını (debiyi) ifade etmede kullanılan Quantitas veya Quantum kelimesinden gelir.

Ventilasyon / Perfüzyon Uyumsuzluğu (V/Q Mismatch): Hipokseminin en yaygın nedenidir.

• Düşük V/Q (Azalmış Alveolar ventilasyon)
• Yüksek V/Q (Azalmış Alveolar perfüzyon)

Düşük V/Q’da ventilasyon azalmış, perfüzyon normaldir (Astım, KOAH, pnömoni gibi).

Örneğin pnömonide alveoller sıvıyla dolu olduğunda ventilasyon gerçekleşmez. ARDS de inflamasyon nedeniyle alveollerde gaz değişimi bozulur. Atelektazide alveoller tamamen kapanır. Bu durumda, kan yeterince oksijenlenemeden sağdan sola geçmiş olur, bu fenomen intrapulmoner şant olarak adlandırılır. Şanta uğrayan kan oranına, şant faksiyonu denir ve fizyolojik olarak %10 civarındadır. Akciğer parankiminin çoğunda şant oluşması durumunda hipoksemi genellikle oksijen tedavisine yanıt vermez (refrakter hipoksemi).

Yüksek V/Q’da ventilasyon normal, ancak perfüzyon azalmıştır (Örneğin pulmoner emboli). Perfüzyonun olmadığı bölgelerde doğal olarak boşuna ventilasyon olmuş olur, bu durum ölü alan ventilasyonu olarak adlandırılır. Fizyolojik olarak ölü alan ventilasyonu %20 civarındadır (yaklaşık 300 ml). Bunun yarısı anatomik ölü alan (burun, faneks, trakea, bronş ve bronşioller), yarısı da fizyolojik ölü alandır (allveollerdeki gaz değişimine iştirak etmeyen hava)

Alengirli lafları bir yana bırakıp özetleyecek olursak V/Q uyumsuzluğunda; ya akciğerin havalanması azalır ya da kanlanması azalır. Hafif V/Q uyumsuzlukları oksijen tedavisiyle düzelebilir.

Bazı kaynaklarda “ölü alan ventilasyonu” ve “intrapulmoner şant”, ventilasyon perfüzyon uyumsuzluğunun iki uç noktasıdır denir ve aşağıdaki gibi tanımlanır.

• Ölü Alan (Dead Space) Ventilasyonu: Ventilasyonun olduğu ancak perfüzyonun olmadığı (Q=0) bölgeyi ifade eder (yani V/Q=∞).
• İntrapulmoner Şant: Ventilasyonun olmadığı (V=0) ancak perfüzyonun devam ettiği bölgeyi ifade eder (V/Q=0).

Ancak bu tanımlamalar mikro ölçekli ve kafa karıştırıcıdır. Akciğerin belli bölgelerinde perfüzyon ya da ventilasyon sıfırlanmış olabilir. Ancak klinikte tüm akciğerde şant oluşması (V=0) veya tamamen ölü alan ventilasyonu (Q=0) diye bir durumla pek karşılaşılmaz. Bu durumlar hayatla bağdaşmaz. Çoğu hastalık V/Q dengesizliği spektrumunda bir yerlerde bulunur.

Hipoksemi Nedenleri (Etyolojisi) ve Mekanizmaları

1. Oksijenin Azaldığı Durumlar

Örneğin yüksek rakım; atmosferik oksijen basıncının düşük olması hipoksemiye neden olur.

2. Akciğer Ventilasyonun Azaldığı Durumlar

Solunum merkezi depresyonu (ör. opioid kullanımı, beyin sapı lezyonları), nöromüsküler hastalıklar, göğüs duvarı deformiteleri hipoventilasyona o da hipoksemiye neden olur.

3. Ventilasyon / Perfüzyon (V/Q) Uyumsuzluğu

Hipokseminin en yaygın nedenlerinden biridir

Alveolar Ventilasyon Azaldığı Durumlar (Düşük V/Q)

• Atelektazi

• • • Postoperatif atelektazi: Özellikle abdominal veya torasik cerrahi sonrası sık görülür.
    • Pnömotoraks: Akciğerin bir bölümü çöker, alveoller havalanamaz.
    • Plörezi (plevral efüzyon): Akciğerin sıkışmasına neden olur, alveoller havalanamaz.

• Akciğer İçinde Sıvı veya Hücresel Birikim

• • Pulmoner ödem (kardiyojenik ve non-kardiyojenik): Alveoller sıvı ile dolduğu için oksijen değişimi yapılamaz.
  • ARDS: Önce alveoller ve distal hava yolları fibrinden zengin bir inflamatuar eksuda ile dolar. Hastalık ilerleyince de akciğer fibrozu gelişir (tıpkı yara iyileşmesindeki remodeling evresindeki gibi).
  • Pnömoni: Alveollerde sıvı - pü birikimi ve akciğer ödemi havalanmayı engeller.
  • Pulmoner hemoraji: Alveollere kan dolması sonucu şant gelişir.
  • Akciğer Kontüzyonu: Akciğer dokusunun ezilmesi sonrası alveoller sıvı ile dolar.
  • Astım (Allerji): Astım atağı sırasındaki hava yollarındaki daralma ventilasyonu bozar.
  • KOAH (Sigara): Başlıca iki bileşeni vardır:
    • Kronik Bronşit: Küçük hava yollarında inflamasyon, mukus birikimi ve daralma ile karakterizedir.
    • Amfizem: Alveollerin yıkımı ve elastikiyet kaybı sonucu hava hapsine neden olur.
    • Alveollerin yıkımı-birleşmesi ile kese halini alması, elastikiyet kaybı, yüzey alanında azalma, hava hapsi (küçük hava yollarında daralma), hipoksik pulmoner vazokonstriksiyon (ilerleyince kor pulmonale) kanın oksijenlenmesini engeller.

Alveolar Perfüzyonun Azaldığı Durumlar (Yüksek V/Q)

• Pulmoner Emboli: En sık neden. Akciğere giden damar tıkanır, perfüzyon azalır.
• Pulmoner Kan Akımında Azalma
  • Hipovolemik şok: Dolaşımdaki kan hacmi azaldığında akciğer perfüzyonu düşer.
  • Sağ kalp yetmezliği: Pulmoner dolaşım bozulur, akciğerde perfüzyon azalır.
  • Pulmoner hipertansiyon → Akciğer damarlarının direnç artışı perfüzyonu azaltır.
• Yüksek pozitif basınçlı ventilasyon: Fazla PEEP uygulanması pulmoner kapiller kan akımını azaltabilir.
• Amfizem: Akciğerin damar yapısında kayıplar olduğu için bazı bölgelerde perfüzyon yetersiz kalır.

Ekstrapulmoner Şant (Sağdan Sola)

• • Doğumsal Kalp Hastalıkları: Patent foramen ovale, ASD (atrial septal defekt), VSD (ventriküler septal defekt) ilerlediğinde ( Eisenmenger sendromu), Fallot Tetralojisi .

• Pulmoner Arteriovenöz Malformasyonlar Hepatopulmoner sendrom: Karaciğer sirozu gibi hastalıklarda pulmoner vasküler dilatasyonlar olur, bu da venöz kanın oksijenlenmeden arteriyel dolaşıma karışmasına yol açar

• PDA (Persistan Duktus Arteriozus) ‘nın geç döneminde (pulmoner hipertansiyon geliştiğinde)

4. Oksijen Difüzyonunun Bozulduğu Durumlar (Difüzyon Kusurları)

Alveol-kapiller membran üzerinden oksijen difüzyonunda azalma görülür.

• İnterstisyel Akciğer Hastalıkları: Fibrozis veya sarkoidoz.
• Pulmoner Ödem: İnterstisyel sıvı artışı nedeniyle pulmoner ödemi buraya da yazabiliriz.
• Amfizem: Alveoler yüzey alanının azalması nedeniyle pulmoner ödemi buraya da yazabiliriz.

5. Oksijen Taşınmasının Bozulduğu Durumlar (Hemoglobin ile İlgili Sorunlar)

Hemoglobinle ilgili sorunlarda kanın toplam oksijen taşıma kapasitesi (CaO₂) azalır. Ancak kan gazında kanda erimiş serbest oksijen ölçüldüğü için hipoksemi görülmez (PaO₂ genellikle normaldir). Bununla birlikte yeterli oksijen taşınamadığı için dokularda hipoksi ve buna bağlı laktik asidoz görülür.

• Anemi: Hemoglobin düşüklüğünde kanın toplam oksijen taşıma kapasitesi (CaO₂) azalır. Hipoksemi yapmaz (PaO₂ genellikle normaldir, SaO₂ hafif düşük olabilir)
• Methemoglobinemi: Hemoglobindeki demirin (Fe²⁺) okside olarak Fe³⁺ (ferrik demir) formuna dönüşmesi sonucunda gelişen bir durumdur. Methemoglobinin oksijen bağlayamaz, bağlasa da bırakamaz. Dokulara yeterli oksijen taşınamaz ve hipoksi gelişir. Ama kan gazı ölçümlerinde, kandaki serbest oksijen ölçüldüğü için PaO₂ normaldir. Kan kahverengi-çikolata rengini alır.
• Karbonmonoksit Zehirlenmesi: CO, hemoglobine oksijenden 200-250 kat daha güçlü bağlanır. Oksijen taşıyamayan hemoglobin (karboksihemoglobin, COHb) hipoksiye neden olur. PaO₂ genellikle normal, ancak doku hipoksisi şiddetlidir. Pulse oksimetre, COHb’yi de oksijenle dolu Hb gibi algılar. Bu nedenle oksijen satürasyonu (SaO₂) yanlış şekilde normal veya hafif düşük ölçülür. COHb seviyesi %3’ün üzerindeyse CO zehirlenmesi düşünülmelidir. pH düşüktür, laktik asidoz gelişmiştir.

6. Oksijen Tüketiminin Arttığı Durumlar

Oksijen arzı yeterli olsa da, dokuların oksijen tüketimindeki artış hipoksemiye neden olabilir.

• Sepsis: Metabolizmanın artması.
• Egzersiz: Geçici oksijen ihtiyacı artışı.

Alveolo-Arteriyel Oksijen Gradienti (A-a Gradient)

Alveolo-arteriyel (A-a) gradient, alveollerdeki oksijen ile arter kanındaki oksijen düzeyleri arasındaki farktır. Normalde, alveolar oksijen (PAO₂) ve arteriyel oksijen (PaO₂) düzeyleri birbirine çok yakındır. A-a gradientinin normal değeri yaşla birlikte artar;

• Genç ve sağlıklı bireylerde: 5-10 mmHg
• Yaşlılarda: 15-20 mmHg
• 40 yaşından sonra: (Yaş/4) + 4 formülü ile tahmin edilebilir

A-a Gradientinin Klinik Önemi

A-a gradienti, hipokseminin nedenini anlamada değerli bir araçtır.

• Normal A-a Gradienti ile Hipoksemi: Primer neden genellikle akciğer dışıdır (örn. hipoventilasyon, düşük oksijen ortamı).
• Artmış A-a Gradienti ile Hipoksemi: Primer neden akciğer kaynaklıdır (pulmoner ventilasyon, perfüzyon ya da alveolar difüzyon bozukluğu gibi)

Alveolo-arteriyel Gradient Hesaplama

Formül:  A−a Oksijen Gradienti= PAO₂ − PaO₂

Arteriyel oksijen basıncı (PaO₂) kan gazından ölçülür, alveolar oksijen basıncı (PAO₂) ise formülle hesaplanır.

PAO₂ (Alveolar Oksijen Basıncı) Hesabı:

Hasta mekanik ventilatöre bağlı ise oradan tam olarak istenen FiO₂ değeri ayarlananabilir. Nazal kanül veya maske kullanılıyorsa; FiO₂, verilen oksijen miktarına bağlı olarak yaklaşık olarak tablodaki gibidir:

Alveolar oksijen basıncı şu denklemle hesaplanır:

• \(PAO_2 = (FiO_2 \times (P_{atm} - P_{H_2O})) - \frac{PaCO_2}{R}\)
• FiO₂: İnhale edilen oksijenin fraksiyonu (%21 = 0.21, oda havası).
• Patm: Atmosferik basınç (760 mmHg, deniz seviyesinde).
• PH₂O: Su buharı basıncı (37°C'de 47 mmHg).
• PaCO₂: Arteriyel karbondioksit basıncı (kan gazından ölçülür).
• R: Solunum katsayısı (genellikle 0.8 kabul edilir).

Deniz seviyesindeki oda havasında:

• \(PAO_2 \approx 150 - \frac{PaCO_2}{0.8}\)

 

Örnek Hesaplama

Bir hasta için kan gazı sonuçları aşağıdaki gibidir. PAO₂ ve A-a gradienti hesaplayınız.

• PaCO₂ = 40 mmHg
• PaO₂ = 60 mmHg
• FiO₂ = 0.21 (oda havası)

Çözüm

PAO₂ hesaplayalım:

• \(PAO_2 = 150 - \frac{40}{0.8} = 150 - 50 = 100 \, \text{mmHg}\)

A-a Gradienti Hesaplayalım:

• A−a Gradienti= PAO₂−PaO₂ = 100−60 = 40 mmHg
• Sonuç: 40 mmHg, normalden yüksek bir A-a gradientine işaret eder, bu da gaz değişiminde bir problem olduğunu gösterir (ör. pulmoner emboli, interstisyel akciğer hastalığı).

Örnek Soru – Alveolar-Arteriyel Oksijen Gradyanı

21 yaşında, anksiyete öyküsü bulunan bir kadın, nefes darlığı şikayetiyle acil servise başvuruyor. Çekilen akciğer grafisi normal olarak değerlendiriliyor. Solunum hızı 20/dk olarak ölçülüyor. Oda havasında yapılan arteriyel kan gazı analizi sonuçları aşağıdaki gibidir:

• pH: 7.46 (7.35-7.45)
• PaO_{2</sub: 78.0 mmHg (82.5-97.5 mmHg)}
• PaCO_{2</sub: 28 mmHg (33.8-45.0 mmHg)}
• HCO₃^-: 25 mmol/L (22.0-28.0 mmol/L)

Bu hastada panik atak mı düşünülmelidir, yoksa daha ciddi bir neden araştırılmalı mıdır?

Çözüm:

Sorunun cevabını bulmak için A-a oksijen gradyanını hesaplamalıyız; artmışsa hipokseminin akciğerden kaynaklandığını söyleyebiliriz. Önce alveolar oksijen basıncını hesaplayalım, arteriyel oksijen basıncı zaten kan gazında belli.

• Alveolar Oksijen Basıncı (PAO_2</sub)
  • \(PAO_2 \approx 150 - \frac{PaCO_2}{0.8}\)
  • PAO_{2</sub= 150 - (28 ÷ 0.8)}
  • PAO_{2</sub= 150 - 35}
  • PAO_{2</sub= 115 mmHg}
• A-a Oksijen Gradyanı
  • A−a gradyanı= PA​O_{2</sub​−Pa​O2</sub​}
  • A−a gradyanı= 115−78
  • A−a gradyanı= 37 mmHg
• Sonucu Değerlendirelim
  • Hastanın yaşında (21 yaş) beklenen gradient 5-10 mmHg olmalı
  • Hastanın hesaplanan A-a gradyanı = 37 mmHg, yani beklenenin oldukça üzerindedir.
  • Yüksek A-a gradyanı, akciğerlerde gaz değişiminde bir bozukluğa işaret eder; yani oksijenin alveollerden arteriyel dolaşıma geçişinde bir sorun bulunmaktadır. Hastanın mevcut hipoksemisi ve yüksek A-a gradyanı, hiperventilasyonun yalnızca anksiyeteye bağlı olmadığını, altta yatan daha ciddi bir nedenin, örneğin pulmoner emboli gibi bir durumun araştırılması gerektiğini düşündürmektedir.

Hipokseminin Tedavisi

Hipoksemi arteriyel kanda oksijen parsiyel basıncının (PaO_{2</sub) anormal düşüklüğü olduğuna göre tedavisi de oksijenizasyonu düzeltmektir. Bunun yapmanın iki ana yolu vardır. Akut durumlarda hızlı oksijenasyon sağlanmalı, kronik durumlarda altta yatan hastalık kontrol edilmelidir.}

1. Oksijen Tedavisi (Oksijenasyon)
   • Hedef: PaO_{2</sub >60 mmHg veya periferik oksijen satürasyonu (SpO2</sub) >%90 hedeflenir.}
   • Yöntemler
     • Nazal kanül: Düşük akım (1-6 L/dak), hafif-orta hipoksemide.
     • Oksijen Maskesi (Venturi maskesi): Titre oksijen konsantrasyonu (FiO_{2</sub) sağlar.}
     • Rezervuarlı Oksijen Maskesi (Non-rebreathing maskesi): Yüksek FiO_{2</sub (%60-100) gerektiren ciddi hipoksemide.}
     • Yüksek akımlı nazal kanül (HFNC): Isıtılmış-nemlendirilmiş oksijen, özellikle akut solunum yetmezliğinde.
     • Mekanik ventilasyon: Refrakter hipoksemide (örn. ARDS) invazif veya non-invazif (BIPAP/CPAP).

2. Altta Yatan Etyolojinin Tedavisi
   • Akciğer Hastalıkları:
     • Pnömoni: Antibiyotikler (bakteriyel), antiviral (viral), sıvı yönetimi.
     • KOAH/Astım: Bronkodilatörler (beta-agonistler, antikolinerjikler), kortikosteroidler.
     • Pulmoner emboli: Antikoagülasyon (heparin/warfarin/DOAK), trombolitik tedavi (masif embolide).
     • ARDS: Koruyucu ventilasyon stratejileri (düşük tidal volüm, yüksek PEEP), pron pozisyonu, ekstrakorporeal membran oksijenasyonu (ECMO).
   • Kardiyak Nedenler:
     • Kalp yetmezliği: Diüretikler, afterload redüksiyonu, inotropik ajanlar.
     • Şok: Sıvı resüsitasyonu, vazopressörler.
   • Anemi: Transfüzyon (Hb <7-8 g/dL’de), demir/B12 replasmanı.
   • Yüksek irtifa: Oksijen, asetazolamid (aklimatizasyon), hemen alçaltma.

3. İleri Tedaviler
   • PEEP (Pozitif End-Ekspiratuar Basınç): Atelektaziyi önler, oksijenasyonu artırır (mekanik ventilasyonda).
   • Nitrik Oksit (iNO): Pulmoner vazodilatasyon (örn. persistan pulmoner hipertansiyon).
   • ECMO: Refrakter hipoksemide kardiyopulmoner bypass sağlar.

4. Destekleyici Tedaviler
   • Pozisyonlama: Pron pozisyonu (ARDS’de oksijenasyonu iyileştirir).
   • Sıvı Yönetimi: Pulmoner ödem riskine karşı dengeli resüsitasyon.
   • Sedasyon/Analjezi: Mekanik ventilasyonda oksijen tüketimini azaltmak için.

5. Monitorizasyon
   • Arteriyel kan gazı (ABG): PaO_{2</sub, PaCO2</sub, pH takibi.}
   • Pulse oksimetri: SpO_{2</sub sürekli izlemi.}
   • Radyolojik: Akciğer grafisi/BT (altta yatan patolojiyi değerlendirme).

6. Komplikasyonların Önlenmesi
   • • Oksijen toksisitesi: Uzun süre yüksek FiO_{2</sub (>%60) alveolar hasara yol açabilir.}
   • Hiperkapni: KOAH’ta oksijen titrasyonu kritiktir.

Kaynaklar

1. Harrison’s Principles of Internal Medicine, 21st ed.
2. UpToDate: "Oxygenation and mechanisms of hypoxemia"
3. GOLD Guidelines (KOAH tedavisi).