اکسیژن خون چیست؟ — به زبان ساده

قبل از شیوع ویروس کرونا احتمالا چندان در رابطه با اکسیژن خون اطلاعات نداشته‌اید. اما بعد از شیوع این بیماری متوجه ارتباط بین ریه و میزان اکسیژن خود شدیم. هنگام تنفس اکسیژن از شش‌ها وارد جریان خون می‌شود. اکسیژن یکی از مواد مورد نیاز سلول است و در صورت کمبود آن سلول از بین می‌رود. به همین خاطر بدن همواره سعی می‌کند مقدار مناسبی از اکسیژن در خون داشته باشد تا به خوبی فعالیت کند.

اکسیژن خون چیست؟

سطح اکسیژن خون میزانی از اکسیژن است که در جریان خون شما وجود دارد. وقتی تنفس می‌کنید، اکسیژن از طریق سلول‌های ریه وارد خون می‌شود و توسط گلبول‌های قرمز به سلول‌های بدن اکسیژن می‌رساند. این اکسیژن برای تولید انرژی سلول ضروری است. وقتی سلول انرژی نداشته باشد نمی‌تواند فعالیت‌های خود مانند فکر کردن را انجام دهد.

بدن همواره میزان اکسیژن را تنظیم می‌کند چراکه کمبود آن موجب آسیب جدی به اندام‌های بدن مانند مغز و قلب می‌شود. میزان اکسیژن خون پایین (هیپوکسی) نشان‌دهنده عملکرد نادرست شش‌ها یا سیستم گردش خون است.

فیلم آموزش آناتومی عمومی بدن انسان در فرادرس

کلیک کنید

سطح اکسیژن خون نرمال چه اندازه است؟

سطح اکسیژن خون طبیعی در بازه 75 تا 100 میلی‌متر جیوه در نظر گرفته می‌شود. اگر سطح اکسیژن شریانی کمتر از 60 میلی‌متر جیوه باشد، فرد نیازمند تامین اکسیژن است. کمبود سطح اکسیژن خون «هیپوکسی» (Hypoxemia) نامیده می‌شود.

سطح اشباع اکسیژن خون نرمال چقدر است؟

اشباع اکسیژن به درصد اکسیژن موجود در خون، گفته می‌شود. میزان طبیعی و سالم اشباع اکسیژن عددی بین 95 تا 100 درصد است. پزشکان معمولا برای اندازه‌گیری آن از دستگاه پالس‌اکسی‌متر استفاده می‌کنند. اگر این میزان از 94٪ پایین‌تر بود بهتر است که فرد به پزشک مراجعه کند.

سطح اکسیژن خون چگونه اندازه گیری می شود؟

سطح اکسیژن خون فرد با دو روش اندازه‌گیری «گاز خون شریانی» (Arterial Blood Gas | ABG) و دستگاه «پالس‌اکسی‌متر» (Pulse Oximeter) بررسی می‌شود. در ادامه هر یک از این روش‌ها را توضیح می‌دهیم.

گاز خون شریانی

آزمایش گاز خون شریانی یکی از انواع آزمایش‌های خون است با این تفاوت که نمونه خون حتما باید از شریان (سرخرگ) گرفته شود و همچنین باید سریع بررسی شود. این آزمایش میزان اکسیژن، سایر گازها و میزان pH (اسیدی یا بازی بودن خون) را نشان می‌دهد. برگه آزمایش گازهای خون شریانی معمولا شامل موارد زیر است.

• محتوای اکسیژن (Oxygen Content | $$O_2CT$$): میزان اکسیژن خون را نشان می‌دهد.
• هموگلوبین (Hemoglobin): میزان هموگلوبین خون را نشان می‌دهد. هموگلوبین پروتئینی در گلوبول قرمز است که اکسیژن را در خون حمل می‌کند و به سلول‌ها می‌رساند.
• اشباع اکسیژن (Oxygen Saturation | $$O_2Sat$$): میزان هموگلوبین‌هایی که در حال حمل اکسیژن هستند را نشان می‌دهد.
• فشار نسبی اکسیژن (Partial Pressure of Oxygen | $$PaO_2$$): فشار اکسیژنی که در خون حل شده است را نشان می‌دهد. در واقع کمک می‌کند تا بفهمیم اکسیژن به خوبی از ریه به خون وارد می‌شود یا نه؟
• فشار نسبی کربن دی اکسید (Partial Pressure of Carbon Dioxide | $$PaCO_2$$): نشان‌دهنده میزان کربن دی اکسید خون است و کمک می‌کند که از خروج مناسب آن از خون مطلع شویم.
• pH: تعادل اسیدی یا بازی بودن خون را نشان می‌دهد. pH خون نرمال بین 7٫35 تا 7٫45 است. کمتر از این میزان اسیدی و بیشتر از آن بازی بودن خون را نشان می‌دهد.
• بی‌کربنات (Bicarbonate | $$HCO_3$$): از روی $$HCO_2$$ و pH محاسبه می‌شوند و نشان‌دهنده میزان بازی بودن خون ناشی از کربن دی اکسید است.

بدن به طور طبیعی میزان اکسیژن خون را در حد تعادل حفظ می‌کند. به این دلیل که میزان پایین اکسیژن می‌تواند به اندام‌هایی مثل مغز و قلب آسیب بزند.

فیلم آموزش ایمونوهماتولوژی Immunohematology و طب انتقال خون در فرادرس

کلیک کنید

پالس اکسی متر

پالس اکسی‌متر یک روش غیر تهاجمی برای تخمین میزان اکسیژن خون است. حسگر این دستگاه که شبیه گیره است به انگشتان دست (گاهی پا) و یا لایه گوش متصل می‌شود، چون این نواحی جریان خون بالایی دارند. سپس دستگاه دو طول موج متفاوت از نور را از بدن عبور می‌دهد و میزان جذب نور خروجی از بدن را می‌خواند. سپس از روی میزان نور جذب شده اکسیژن خون را نشان می‌دهد.

این دستگاه تنها نشان‌دهنده میزان اشباع هموگلوبین است به همین خاطر همیشه بازتاب خوبی از وضعیت اکسیژن رسانی به سلول‌های بدن نیست. برای مثال وقتی فرد خونریزی داشته باشد به خاطر کمبود هموگلوبین به بافت‌ها اکسیژن کافی نمی‌رسد. اما هموگلوبینی که در جریان خون هنوز وجود دارد می‌تواند از اکسیژن اشباع شده باشد و دستگاه میزان اکسیژن را طبیعی نشان دهد.

همچنین هنگامی که مسمومیت با مونواکسید کربن اتفاق بیافتد به دلیل تمایل بیشتر هموگلوبین به مونواکسید کربن ($$CO_{2}$$)، اشباع می‌شود و پالس‌اکسی‌متر عدد بالای 97 را نشان می‌دهد. این در صورتی است که فرد به دلیل کاهش اکسیژن خود در خطر است.

علاوه بر این، عواملی مانند دست‌های کثیف، لاک ناخن،‌ نور زیاد اتاق، تکان خوردن زیاد هنگام انجام تست یا رنگ‌پوست تیره دقت این دستگاه را کم می‌کند.

چگونه بدون پالس‌اکسی‌متر اکسیژن خون را بسنجیم؟

اگر دسترسی به دستگاه پالس‌اکسی‌متر نداشتید می‌توانید این دو علامت مهم را در خود بررسی کنید.

1. ضربان قلب بالا
2. تنفس سریع

ضربان قلب طبیعی بین 60 تا 100 بار در دقیقه و میزان تنفس طبیعی بین 12 تا 20 بار در دقیقه است. بیش از این مقدار می‌تواند نشانه‌ای بر کمبود اکسیژن خون باشد. البته این میزان طبیعی در افراد بالغ محاسبه شده است.

علائم سطح اکسیژن خون پایین

علایم کمبود اکسیژن خون به علت کمبود اکسیژن و شدت آن بستگی دارد. برای مثال در صورت مسمومیت با گاز مونواکسید کربن، پوست، ناخن‌ها و لب قرمزتر می‌شوند ولی در کرونا رنگ به کبودی می‌زند. علایم کمبود اکسیژن شامل موارد زیر هستند.

• تنگی نفس
• سردرد
• بی‌قراری
• گیجی
• سرگیجه
• تنفس سریع
• رنگ کبود در پوست، ناخن‌ها و لب
• درد قفسه سینه
• فشار خون بالا
• ضربان قلب بالا
• اختلال در بینایی

چه چیزی منجر به کاهش اکسیژن خون می شود؟

عوامل مختلفی می‌توانند منجر به کاهش سطح اکسیژن خون شوند. این عوامل در بخش زیر آمده‌اند.

• وجود چرک، خون یا آب در شش‌ها
• وجود لخته خون در شش‌ها
• از دست دادن بافت شش‌ها یا وجود اسکار در آن‌ها
• نفس نکشیدن (برای مثال در مسمومیت)
• ورزش شدید در مواردی که بیماری قلبی و ریوی وجود دارد.
• صعود به ارتفاع بالا مثل کوه که میزان غلظت اکسیژن هوا کم است.

چگونه اکسیژن خون را بالا نگه دارم؟

چند راه که می‌تواند سطح اکسیژن خون شما را به طور طبیعی افزایش بدهد در بخش زیر آمده است.

• تنفس هوای تازه: باز کردن پنجره یا بیرون رفتن و قدم زدن در هوای آزاد می‌تواند میزان اکسیژن را بالا ببرد.
• ترک کردن سیگار: تنها پس از 2 تا 3 هفته از ترک سیگار سیستم گردش خون به طور چشمگیری بهبود می‌یابد. بعد از 9 ماه تنگی نفس بهتر می‌شود. این‌ها عواملی هستند که به بدن کمک می‌کند اکسیژن بیشتری جذب کند.
• انجام ورزش‌های تنفسی: تکنیک‌های «تنفسی لب غنچه‌ای» (Pursed-Lip Breathing) و «تنفس عمیق شکمی» (Deep Belly Breathing) می‌تواند میزان اکسیژن بدن را افزایش دهد.

روش تنفس لب غنچه ای

با این فرد تنفس نظم پیدا می‌کند و عملکرد ریه را بهبود می‌بخشد. انجام این روش به شرح زیر است.

1. از طریق بینی و با دهان بسته طی دو شماره هوا را به درون ریه بکشید. به صورت دم، 1 و 2.
2. سپس دهان خود را غنچه کرده و بازدم خود را از وسط دهان طی چهار شماره خارج کنید. بازدم، 1، 2، 3 و 4.

تنفس عمیق شکمی

تنفس شکمی عمیق علاوه بر این‌که میزان اکسیژن بدن را بالا نگه می‌دارد مزایای دیگری نیز دارد که شامل موارد زیر است.

• کمک به حفظ آرامش
• بهبود عملکرد ماهیچه‌ها هنگام ورزش
• دفع راحت‌تر گازهای دفعی از ریه‌ها
• کاهش فشار خون
• کاهش ضربان قلب

تنفس عمیق شکمی به بهبود مشکلات تنفسی ایجاد شده در اثر اضطراب، آسم، استرس، «انسداد ریوی مزمن» (Chronic Obstructive Pulmonary Disease | COPD) و حتی کرونا کمک می‌کند. برای شروع این تمرین تنفسی را به مدت 5 تا 10 دقیقه و 3 تا 4 بار در روز انجام دهید و به مرور به میزان آن اضافه کنید. برای انجام این روش باید به صورت زیر عمل کرد.

1. در یک مکان راحت بنشینید یا دراز بکشید.
2. یک دست را روی قفسه سینه و یک دست را روی شکم قرار دهید.
3. حدودا 4 ثانیه هوا را از طریق بینی به داخل بکشید به طوری‌که با دست روی شکم خود بالا آمدن شکم را حس کنید.
4. 2 ثانیه نفس را نگه دارد.
5. طی مدت زمان ۶ ثانیه هوا را به‌آرامی از دهان خود خارج کنید به طوری که شکم را به داخل ببرید.

سطح اکسیژن خون بالا یا مسمومیت با اکسیژن

مسمومیت با اکسیژن وقتی اتفاق می‌افتد که میزان اکسیژن بدن بیش از حد طبیعی باشد. این اتفاق در صورت استفاده غلط از وسایل زیر می‌افتد.

• استفاده از کپسول اکسیژن در غواصی
• درمان با اکسیژن با فشار بالا
• استفاده از ماشین تنفس (ونتیلاتور) در بیمارستان

علایم اکسیژن بالای خون چیست؟

مسمومیت با اکسیژن می‌تواند شامل موارد زیر باشد.

• سرفه کردن
• تحریک گلو
• درد قفسه سینه
• مشکل در تنفس
• گرفتگی ناگهانی عضلات در صورت یا دست‌ها
• سرگیجه
• تاری دید
• تهوع
• گیجی
• تشنج
• مشکلات بینایی

فیلم آموزش یادگیری عمیق در پزشکی در فرادرس

کلیک کنید

اکسیژن چگونه از ریه به خون وارد می شود؟

اکسیژن از طریق فرایندی که به آن تعویض گاز می‌گویند از غشای سلول‌های «کیسه هوایی» (Alveoli) ریه به داخل خون وارد می‌شود.

کیسه هوایی ریه

کیسه‌های هوایی از بافت همبند و اپی‌تلیال تشکیل شده‌اند. بافت همبند به کیسه‌هوایی حالت کشسان می‌دهد تا هنگام دم از هوا پر شوند و حالت بادکنک پیدا کنند. هنگام بازدم نیز فیبرهای موجود در کیسه هوایی آن‌ها را جمع می‌کند تا هوا خارج شود.

سلول‌های خاصی در کیسه هوایی وجود دارند که یک مایع چرب به نام سورفکتانت ترشح می‌کنند. این ماده از چسبیدن دیواره کیسه‌ها به یکدیگر هنگام بازدم جلوگیری می‌کند. سلول‌های دیگری مانند ماکروفاژ نیز درون کیسه هوایی ریه وجود دارد که ذرات خارجی و میکروب‌هایی که از طریق هوا به داخل ریه وارد می شوند را فاگوسیتوز کرده و از بین می‌برد.

همان‌طور که در تصویر زیر نشان داده شده است کیسه‌های هوایی مانند خوشه انگور در کنار هم قرار گرفته‌اند. هر کیسه‌ هوایی با یک لایه سلول اپی‌تلیوم پوشیده شده است. این سلول‌های اپی‌تلیومی نیز با مویرگ‌های ریه احاطه شده‌اند که امکان انتقال گاز را از ریه به خون (و برعکس) می‌دهد.

سرخرگ ریه خونی که توسط ریه پر از اکسیژن شده را به قلب هدایت می‌کند و در آنجا به سراسر بدن پمپ می‌شود.

مکانیسم انتقال اکسیژن از ریه به خون

انتقال گاز‌ها توسط فرایند انتشار از غشا صورت می‌گیرد. مولکول‌های گاز (مانند اکسیژن) از سمتی از غشا که غلظت بالاتری دارد به سمت دیگر می‌رود. این فرایند بدون نیاز به انرژی انجام می‌شود.

بعد از این که اکسیژن از غشای سلول‌های ریه به سمت خون منتشر شد، توسط هموگلوبین گلبول‌های قرمز در خون حمل می‌شوند. بعد از این که گلبول قرمز به سلول‌های بدن رسید، اکسیژن را به آن‌ها منتقل می‌کند و دی‌اکسید کربن را از آن‌ها می‌گیرد و به ریه می‌برد. البته بخشی از دی‌اکسیدکربن در خون حل می‌شود و توسط هموگلوبین‌ها به طور کامل منتقل نمی‌شود.

انتقال گازها از طریق فرایند انتشار نیازمند یک سطح وسیع است که گاز بتواند از آن عبور کند. اگرچه کیسه‌‌های هوایی کوچک هستند ولی میلیون‌ها کیسه هوایی در ریه وجود دارد که سطحی حدود 100 مترمربع را فراهم می‌کند.

انتقال گاز به شیوه انتشار نیازمند شیب غلظتی از اکسیژن و دی‌اکسید کربن است که توسط تنفس مداوم و جریان خون ایجاد می‌شود.

• هر وقت که نفس می‌کشید غلظت زیادی از اکسیژن درون کیسه‌های هوایی نسبت به مویرگ‌های خونی اطراف آن‌ها ایجاد می‌شود. در نتیجه اکسیژن که شیب غلظت بیشتری در کیسه هوایی دارد به خون مویرگ‌ها منتشر می‌شود.
• سایر سلول‌هایی بدن نیز اکسیژن خود را برای تولید انرژی مصرف می‌کنند و غلظت کمی از اکسیژن دارند. از طرفی خونی که به سمت آن‌ها می‌رود در ریه پر از اکسیژن است. در نتیجه اکسیژن از طریق انتشار به داخل سلول‌های بدن وارد می‌شود.

هموگلوبین چگونه اکسیژن را حمل می کند؟

گلبول‌های قرمز خون اکسیژن را از سیستم تنفسی دریافت می‌کند و به سلول‌های بدن می‌رساند. گلبول قرمز غنی از هموگلوبین (یک مولکول زیستی حاوی آهن) است.

هموگلوبین از چهار گروه «هم» (Heme) و گلوبین تشکیل شده است. گروه‌های هم دارای اتم آهن هستند که می‌توانند به صورت برگشت‌پذیر به مولکول‌های اکسیژن متصل شوند. گلوبین هم بخش پلی‌پپتیدی هموگلوبین است که چهار نوع ($$α_{1}$$، $$α_{2}$$، $$β_{1}$$ و $$β_{2}$$) از آن در هموگلوبین وجود دارد.

وظیفه اصلی هموگلوبین اتصال به مولکول‌های اکسیژن و انتقال آن به سلول‌های بدن است. از طرفی هموگلوبین مواد زاید مثل کربن‌دی اکسید را نیز از سلول دریافت می‌کند و از شش خارج می‌کند.

جمع‌بندی

اکسیژن خون یک گاز ضروری برای بقای انسان‌ها است که توسط ریه‌ها به داخل خون و از طریق خون به تمام سلول‌های بدن می‌رسد. سلول‌ها از اکسیژن برای تولید انرژی استفاده می‌کنند. کاهش اکسیژن در بدن منجر به آسیب به اندام‌هایی مثل مغز و قلب می‌شود به همین دلیل سطح آن همواره توسط بدن کنترل می‌شود. پالس‌اکسی‌متر و اندازه‌گیری سطح اکسیژن شریانی دو راه رایج برای بررسی میزان اکسیژن خون هستند. تمرین‌های تنفسی و تنفس در هوای آزاد می‌تواند به بالا آمدن اکسیزن خون کمک کند.