АНАЛИЗ ГАЗООБМЕНА. Анализ газового состава, кислотно-основного состояния и кислородного статуса крови

АНАЛИЗ ГАЗОВОГО СОСТАВА, КИСЛОТНО-ОСНОВНОГО СОСТОЯНИЯ И КИСЛОРОДНОГО СТАТУСА КРОВИ

Кафедра анестезиологии-реаниматологии и неотложной педиатрии ФП и ДПО

«Анализ газов крови и рН оказывает непосредственное и важное воздействие на лечение больного, чем любое другое лабораторное исследование»

NCCLS Document C27-A Approved Guideline, April, 1993

БИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ КИСЛОРОДА

2. Обязательный компонент всех метаболических процессов

3. Обязательное условие успешного функционирования иммунореактивной системы

4. Перекисное окисление липидов

5. Свободно-радикальное окисление белков

6. Оксидативный стресс

АЭРОБНЫЙ МЕТАБОЛИЗМ

ПОГЛОЩЕНИЕ = ПОТРЕБНОСТИ

ЛЮДИ, ОПЕРЕДИВШИЕ СВОЕ ВРЕМЯ

1937 г. – А. Сент-Дьёрдьи фон Надьрапольт – Витамин «С» и субстраты цикла Кребса

1947 г. – Г.Т. Кори, К.Ф. Кори, Б.А. Усай – каталитические превращения гликогена, контринсулярное действие гормонов гипофиза

1953 г. – Х.А. Кребс, Ф.А. Липманн – цикл трикарбоновых кислот и коэнзим «А»

1974 г. – К. де Дюв, А. Клод, Д. Э. Пелейд – цитофизиология лизосом, пероксисом, митохрндрий, рибосом

1992 г. – Э.Г. Фишер, Э.Г. Кребс – обратимое фосфорилирование белков

КРИТИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ КАК ПРИЧИНА ГИПОКСИИ «Шок – расстройство капиллярной перфузии с недостаточным снабжением кислородом и нарушением обмена веществ клеток различных органов» (Х.П. Шустер, Х. Шенбор, Х. Лауэр, 1981)

«Шок – остро развивающаяся недостаточность кровоснабжения жизненно важных органов с последующей гипоксией тканей» (Г. Риккер, 1987)

«Шок - это не артериальная гипотензия или гипоперфузия, скорее это состояние неадекватной оксигенации тканей» (P.L. Marino, 1998)

КОНЦЕПЦИЯ «ДВОЙНОГО УДАРА» ОКСИДАТИВНЫЙ СТРЕСС КАК РЕЗУЛЬТАТ ТЕРАПИИ КРИТИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ

«Жизнь – это борьба, но не с грехом и властью денег, … а с ионами водорода»

КИСЛОТНО-ОСНОВНОЕ СОСТОЯНИЕ

АНАЛИЗ КИСЛОТНО-ОСНОВНОГО СОСТОЯНИЯ И ГАЗОВОГО СОСТАВА КРОВИ

• Оценка кислородного статуса

• Оценка адекватности вентиляции

• Оценка метаболического статуса пациента

рН

ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТЬ КЛЕТКИ ВОЗМОЖНА ТОЛЬКО ПРИ КОНЦЕНТРАЦИИ ИОНОВ ВОДОРОДА В УЗКИХ ПРЕДЕЛАХ H+ = 20-160 нмоль/л

рН = 6,8-7,8

рН и ОКИСЛЕНИЕ ГЛЮКОЗЫ

БУФЕРНЫЕ СИСТЕМЫ

• Буферирование:

• Бикарбонатный буфер

• Фосфатный буфер

• Протеиновый буфер

• Респираторный контроль СО2

• Почечная компенсация

• Печеночная компенсация

• Бикарбонатная буферная система – наиболее мощная буферная система плазмы крови.

5% СО2 – переносится в растворенном виде

20% СО2 – транспортируется эритроцитами

75% – переносится кровью как бикарбонат

Буферная мощность 65%

• Протеиновая буферная система

Буферная мощность 65%

• Белки плазмы крови

Буферная мощность 5%

• Фосфатная буферная система

Буферная мощность 1%

• Гемоглобиновая

Буферная мощность 29%

КАК ДОЛГО МОЖЕТ РАБОТАТЬ БУФЕР

ИВЛ И РЕСПИРАТОРНЫЙ АЦИДОЗ

POUL ASTRUP

РОЛЬ МЕТАБОЛИЧЕСКОРГО АЦИДОЗА В ПАТОГЕНЕЗЕ ЗАБОЛЕВАНИЙ

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ ДИАГНОСТИКИ НАРУШЕНИЙ КИСЛОТНО-ОСНОВНОГО СОСТОЯНИЯ 1954 г. – Полом Аструпом проводятся первые исследования по изучению рН крови, разработан первый в мире прибор для определения КОС – E50101

1959 г. – Создана тележка Аструпа для исследования рН, рСО2 и рО2. В клинической практике стали исследовать показатели КОС.

1973 г. – Создан первый в мире автоматический газоаналзатор ABL1

О ЧЕМ ГОВОРИТ АНАЛИЗ ГАЗОВОГО СОСТАВА КРОВИ И КИСЛОТНО-ОСНОВНОГО СОСТОЯНИЯ КРОВИ

• Исследование рН

• Исследование глубокого кислородного статуса

• Исследование водно-электролитного баланса

• Оценка показателей системы крови

• Диагностика недостаточности кровообращения

РЕФЕРЕНТНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ГАЗОВОГО СОСТАВА И КИСЛОТНО-ОСНОВНОГО СОСТОЯНИЯ КРОВИ

ПОКАЗАТЕЛИ рН И ГАЗОВОГО СОСТАВА КРОВИ У ДОНОШЕННЫХ НОВОРОЖДЕННЫХ (a. umbilicalis)

ПОКАЗАТЕЛИ рН И ГАЗОВОГО СОСТАВА КРОВИ У НЕДОНОШЕННЫХ НОВОРОЖДЕННЫХ (a. umbilicalis)

ОСОБЕННОСТИ КИСЛОТНО-ОСНОВНОГО СОСТОЯНИЯ КРОВИ У НОВОРОЖДЕННОГО РЕБЕНКА

• В первые часы жизни может отмечаться транзиторный лактат-ацидоз

• Склонность к метаболическому ацидозу

• Высокая интенсивность обмена веществ (концентрация ионов водорода на массу тела у новорожденных в 2-3 раза больше, чем у взрослых).

• Незрелость почечных механизмов регуляции КОС, значительная потеря бикарбоната

• Незрелость механизмов ацидо- и аммониогенеза

ЗАБОР ПРОБ КРОВИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ КОС И ГАЗОВОГО СОСТАВА КРОВИ

КИСЛОРОДНЫЙ СТАТУС

ПЕРМИССИВНАЯ ГИПЕРКАПНИЯ

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ДИАГНОСТИКА МЕТАБОЛИЧЕСКОГО АЦИДОЗА

CATMUDPILES

• С - СО, CN

• А - Алкогольный кетоацидоз

• Т - Толуол

• М - Метанол

• U - уремия

• D - ДКА

• Р - паральдегид

• I - Железо

• L - лактат-ацидоз

• E - этиленгликоль

• S - салицилаты и стрихнин

НСО3 и БИОМЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЛЕГКИХ

ВЛИЯНИЕ НАРУШЕНИЙ ГАЗООБМЕНА НА ПОВРЕЖДЕНИЕ ЦНС У НОВОРОЖДЕННЫХ (Leviton A., 2010)

БИКАРБОНАТ НАТРИЯ

ПЕРВЫЕ ОСЛОЖНЕНИЯ ПРИМНЕНИЯ НАТРИЯ ГИДРОКАРБОНАТА

• В 1921 году Healy J.J. Впервые описал осложнения при использовании натрия гидрокарбоната.

• Шесть случаев тетании у больных, 4 из которых умерли после введения натрия гидрокарбоната per rectum.

Healy J.J. Retinitis pancreas albescens / Br. J. Ophthalmol. – 1921. – Vol. 5. - №1. – P. 18-19

ВОЗМОЖНЫЕ ОСЛОЖНЕНИЯ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ГИДРОКАРБОНАТА НАТРИЯ 1. Увеличение осмолярности плазмы крови

2. Увеличение парциального напряжения углекислого газа

3. Гипокальциемия

4. Гипокалиемия

5. Ухудшение кислородного статуса организма

ГИДРОКАРБОНАТ НАТРИЯ

РАСТВОР НАТРИЯ ГИДРОКАРБОНАТА

ПОКАЗАНИЯ:

• Декомпенсированный метаболический ацидоз (рН < 7,0; BE > - 12 ммоль/л)

• Отсутствие эффекта от непрямого массажа сердца, введения адреналина и восполнения ОЦК на фоне адекватной ИВЛ

NB!: Используется только 0,5 М раствор натрия гидрокарбоната! (1 мл = 0,5 мэкв)

Доза: 2 мэкв/кг или 4 мл/кг 4% раствора

Способ введения: Скорость введения = 2мл/кг/минуту (не быстрее чем за 2 минуты!)

НУЖЕН ЛИ БИКАРБОНАТ НАТРИЯ ПРИ СЕПСИСЕ?

ЛАКТАТ-АЦИДОЗ и НАТРИЯ ГИДРОКАРБОНАТ

КИСЛОРОДНЫЙ СТАТУС

• Парциальное напряжение кислорода в артериальной крови – РаО2 (мм рт. ст.)

• Количество кислорода в артериальной крови – СаО2 (мл О2/ 100 мл крови)

• Индекс р50

КИСЛОРОДНЫЙ СТАТУС

Общее содержание кислорода в пробе артериальной крови

ctO2 =αO2 × pO2(а) + sO2(а)×(1- FCOHb – FMetHb) × ctHb,

Индекс системной доставки кислорода (DO2ind):

Индекс системного потребления кислорода (VO2ind):

ПУПОЧНЫЙ АРТЕРИАЛЬНЫЙ КАТЕТЕР

• Конец пупочного артериального катетера не должен располагаться вблизи магистральных артериальных сосудов

• Низкое положение пупочного артериального катетера – LIII-LV

• Высокое положение – ThVI - ThX

ОСЛОЖНЕНИЯ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ АРТЕРИАЛЬНЫХ КАТЕТЕРОВ

• Кровотечение из магистрального артериального сосуда

• Риск ишемии и гангрены конечности

• Риск инфицирования:

• длительность использования пупочного артериального катетера – 72 часа

• длительность использования периферического венозного катетера – 7 суток

ПОКАЗАНИЯ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ АРТЕРИАЛЬНОЙ ПРОБЫ КРОВИ

• Новорожденные с тяжелыми врожденными пороками развития (врожденная диафрагмальная грыжа, атрезия пищевода, трахеопищеводный свищ, критические врожденные пороки сердца), требующими экстренного оперативного лечения

• Пациенты в крайне тяжелом состоянии и нестабильной гемодинамикой

• Недоношенные новорожденные с ЭНМТ

ИССЛЕДОВАНИЕ АРТЕРИАЛЬНОЙ ПРОБЫ КРОВИ

2. Простота забора проб крови при наличии постоянного артериального катетера

3. Отсутствие боли и беспокойства при заборе пробы крови

4. Возможность инвазивного мониторинга артериального давления

5. Возможность исследования показателей кислородного статуса

КИСЛОРОДНЫЙ СТАТУС

АРТЕРИОВЕНОЗНАЯ РАЗНИЦА

АРТЕРИО-ВЕНОЗНАЯ РАЗНИЦА

• Чем больше разница по парциальному давлению кислорода, тем хуже корреляция между артериальной и венозной пробами крови

• Гипоксемия – максимальная степень корреляции!

КИСЛОРОДНЫЙ СТАТУС

ПОКАЗАНИЯ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ КАПИЛЛЯРНОЙ ПРОБЫ КРОВИ

• Необходимость исследования артериальной пробы крови при отсутствии технических возможностей обеспечить артериальный доступ

• Стабильное состояние пациента, нуждающегося в инвазивной и неинвазивной респираторной поддержке

• Стабильное состояние пациента, нуждающегося в мероприятиях интенсивной терапии

КАПИЛЛЯРНАЯ ПРОБА КРОВИ

• Кровь из артериол

• Кровь из венул

• Кровь из капилляров

• Интерстициальная жидкость, внутриклеточная жидкость

АНАЛЬГЕЗИЯ ВО ВРЕМЯ ЗАБОРОВ ПРОБ КРОВИ

• Назначение сахарозы в дозе 0,012 – 0,12 мг за две минуты до пункции (Cochrane Collaboration, 2003)

• Назначение глюкозы (10-40%) или кормление грудью (Guala A., 1998)

• Назначение парацетамола с целью обезболивания неэффективно (Shah V., 1998)

• Назначение местных анестетиков (ЭМЛА) неэффективно (Larsson B., 1995)

ПРИЧИНЫ ГИПОКСЕМИИ У НОВОРОЖДЕННЫХ

РОЛЬ СИСТЕМЫ КРОВИ В ТРАНСПОРТЕ КИСЛОРОДА

ИСКУССИВЕННАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ ЛЕГКИХ И ОКСИГЕНАЦИЯ

БИОМЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЛЕГКИХ И ИНДЕКС ОКСИГЕНАЦИИ

р50 и КРИВАЯ ДИССОЦИАЦИИ ОКСИГЕМОГЛОБИНА

ЛАКТАТ-АЦИДОЗ

ДИАГНОСТИКА ЛАКТАТ-АЦИДОЗА

• Наличие метаболического ацидоза

• AP > 16 ммоль/л

• Повышение концентрации лактата в пробах артериальной и венозной крови

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ДИАГНОСТИКА ЛАКТАТ-АЦИДОЗА

ВЛИЯНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КИСЛОРОДНОГО СТАТУСА НА ИСХОД ЗАБОЛЕВАНИЯ

ПОСТГИПОКСИЧЕСКИЕ ДИСБАЛАНСЫ ГОМЕОСТАЗА

Ингибирование промежуточного обмена, проявляющееся в виде прогрессирования лактат-ацидоза, увеличение продуктов ПОЛ и свободно-радикального окисления

ОКСИДАТИВНЫЙ АУТОКОИДОЗ

Лизис мембран, некроз и некробиоз клеток, обусловленный активацией процессов перекисного окисления липидов и свободно-радикального окисления

ЛИГАНД-РЕЦЕПТОРНЫЙ (МЕДИАТОРНЫЙ) АУТОКОИДОЗ

Ингибирование сигнальных и транспортных систем клетки. Главной отличительной чертой этого аутокоидоза является эксайтотоксичность – «потеря кальциевого гомеостаза» (П. Сафар, 1983)

ЦИТОКИНОВЫЙ (АДГЕЗИВНО-ВОСПАЛИТЕЛЬНЫЙ) АУТОКОИДОЗ

Разрушение гистогематических барьеров и клеточных контактов, инициация и усиление локальных и системных постгипоксических воспалительных реакций

НЕКРОБИОТИЧЕСКИЙ (АПОПТОЗНЫЙ) АУТОКОИДОЗ

Последняя стадия постишемического и постгипоксического каскадов, необратимая гибель клеток путем некробиоза

МИТОХОНДРИАЛЬНАЯ ДИСФУНКЦИЯ, КИСЛОРОДНЫЙ ПАРАДОКС и КРИТИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ

РАЗРУШЕНИЕ МИТОХОНДРИЙ – ПРИЧИНА ССВО

ЦИТОФЛАВИН В НЕОНАТАЛЬНОЙ ИНТЕНСИВНОЙ ТЕРАПИИ

Современный подход к церебропротекторной терапии недоношенных новорожденных в условиях отделения реанимации и интенсивной терапии. Москва 2010, 23 с.

Цитофлавин 2 мл/кг/сутки оказывает отчетливое системное антигипоксантное действие, что подтверждается быстрым снижением потребности в высоких концентрациях О2 при проведении респираторной поддержки (ИВЛ, СРАР), устранением признаков централизации кровообращения, улучшением тканевой перфузии, нормализацией рН и ВЕ, устранением лактат-ацидоза.

1972 г. - Dietrich Lubbers, Albert and Renata Huch продемонстрировали, что значительное нагревание кожи (до 42-450С) приводит к вазодилатации, что позволяет оценить парциальное напряжение кислорода и углекислого газа.

1980 г. – Создан транскутанный датчик для измерения рО2 и рСО2.

КОРРЕЛЯЦИЯ TcО2 и ТсСО2 с раО2 и раСО2 (Антонов А.Г., Рындин А.Ю., 2010)

ТРАНСКУТАННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ PaO2 (TcO2): факторы, снижающие точность измерения

ДОСТОИНСТВА ТРАНСКУТАННОГО МОНИТОРИНГА рО2 и рСО2

• Возможность динамической оценки оксигенации на тканевом уровне

• Возможность косвенной оценки интенсивности метаболизма

• Возможность динамической оценки тканевой перфузии

• Возможность динамической оценки эффективности газообмена на всех уровнях организма ребенка

• Возможность использования, как у пациентов, нуждающихся в респираторной поддержке, так и без нее.

• Позволяет избежать излишних заборов крови, что может стать причиной ятрогенной анемии

ПОКАЗАНИЯ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ ТРАНСКУТАННОГО МОНИТОРИНГА рО2 и рСО2

• Респираторная поддержка у новорожденных на фоне заместительной терапии экзогенным сурфактантом

• Респираторная поддержка у новорожденных в стабильном состоянии

• Высокий риск развития гемодинамических нарушений

• Высокая вероятность прогрессирования инфекционно-воспалительного процесса с манифестацией в виде септического шока

ЦИАНОЗ И ДЕСАТУРАЦИЯ

ПУЛЬСОКСИМЕТРИЯ

(E. Wood, 1951)

ПУЛЬСОКСИМЕТРИЯ

Технологические платформы и измерения

• Пульсовая оксиметрия

Masimo rainbow SET®

• Masimo SET

+

• Пульсовая КO-оксиметрия Pulse CO-Oximetry®

+

• Акустический мониторинг

Новые рекомендации США относительно скрининга критического ВПС с использованием пульсовой оксиметрии Одобрено AAP, AHA, ACCF

Рекомендуется проведение скрининга с использованием «устройств Pulse Oximeter, не зависящих от движения, показывающих функциональное насыщение крови кислородом, утвержденных для работы в условиях низкой перфузии…»

Использование индекса перфузии Masimo при скрининге новорожденных помогает повысить эффективность выявления ВПС

• Скрининг Masimo SET® SpO2 значительно повышает эффективность выявления критического ВПС*

• Было проведено исследование, в котором скрининг Masimo SET® SpO2 в дополнение к осмотру помог выявить 78 % случаев критического ВПС

• После включения в скрининг индекса перфузии (PI) аномалии проявились у 100 % новорожденных с левосторонней обструкцией сердца (LHOD)

• У новорожденных с ВПС индекс PI фиксирует аномальный кровоток из сердца
• У всех новорожденных с LHOD предуктальные или постдуктальные значения PI ,ыли ниже межквартильной точки разделения 1,18, а у пяти эти значения были ниже потенциальной точки разделения 0,70

«Значения PI ниже 0,70 могут указывать на заболевание, а значение ниже 0,50 указывает на выраженную недостаточную перфузию»

Непрерывное измерение SpHb: основные сведения и значимость

• Переливание крови может увеличить заболеваемость и смертность

• Ограничивающие переливание методы являются безопасными

• В некоторых случаях переливание не является необходимым

• Растет осознание необходимости внедрения стратегий по сокращению количества переливаний

• Врачи ограничены возможностями традиционных средств во время принятия решения о переливании

• Во время непрерывного мониторинга SpHb в режиме реального времени фиксируется изменение уровня Hb, а также стабилизация Hb

• Практика показала, что непрерывный мониторинг SpHb помогает сократить количество переливаний без изменения протокола переливания

• Сделан вывод о том, что непрерывный мониторинг SpHb помогает снизить затраты, связанные с переливанием

• Непрерывный мониторинг SpHb может также помочь в выявлении кровотечения в послеоперационном периоде

• Измерение PVI помогает врачам контролировать введение растворов, которое влияет на результаты лечения и решение о переливании крови

Индекс вариабельности плетизмограммы (PVI®)

• Неинвазивная и низкозатратная технология

• Автоматизация оценки изменения плетизмограммы

• Изменения амплитуды индекса перфузии за дыхательный цикл
• PVI — это процентное значение от 1 до 100%
• Низкая вариабельность < 20%
• Высокая вариабельность > 20%

PVI помогает врачам оптимизировать предварительную нагрузку и результаты лечения кардиологических больных

PVI: оказание врачам помощи в использовании целевой терапии для повышения эффективности введения инфузионных растворов и снижения риска для пациента

Неинвазивное обнаружение метгемоглобина (SpMet®): клиническое применение

Помогает врачам:

• Быстро обнаруживать метгемоглобинемию

• Инициировать незамедлительное лечение для сокращения рисков

• Особенно в тех областях, где лекарства, вызывающие метгемоглобинемию, используются наиболее часто
• Процедурные лаборатории и операционная

• Быстрая коррекция влияния вредного препарата и инициирование терапии для спасения жизни пациента

Церебральная оксиметрия – это неинвазивный метод мониторинга,основанный на способности окси- и дезоксигемоглобина поглощать свет в диапазоне излучения, близком к инфракрасному, который измеряет:

ИНФРАКРАСНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ (NIRS) INVOS System (rSO2) Неинзвазиная техника

Оценивает оксигемоглобин (O2Hb), дезоксигемоглобин (HHb), общее содержание гемоглобина ёё (tHb) в тканях головного мозга, локальное тканевое насыщение гемоглобина кислородом (rSO2), динамику окислительно-восстановительного статуса дыхательного фермента цитохромоксидазы (Cytaa3).

Принцип действия основан на различной абсорбции спектра (ИК света)

Окси-Нв, дезокси-Нв и цитохрома аа3.

rSO2= 60-80%

Используется:

• Каротидная эндартерэктомия

• Кардиохирургия

• Педиатрия

ПАРАИНФРАКРАСНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ (NIRS) INVOS System (rSO2)

ПАРАИНФРАКРАСНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ (NIRS) INVOS System (rSO2)

Ограничения

• Современная оптическая технология LASER-SIGHT™

• ТОЧНЫЕ измерения насыщенности тканей мозга кислородом (%SctO2)

• Монитор содержит в себе излучающий блок с 4-мя полупроводниковыми лазерными диодами, вычислительный блок, цветной дисплей и билатеральные датчики

• Отраженный тканями свет попадает на силиконовые фотодиоды, где сигнал конвертируется в электрический и затем поступает в вычислительный блок. После обработки данные отображаются на дисплее с обновлением каждые 2 секунды .

«Самый лучший способ улучшить результаты лечения у пациентов в ближайшую четверть века, состоит, вероятно, не в поиске новых методов лечения, а в изучении способов, как эффективно проводить уже известное лечение» (Pronovost P.J. et al., 2005)

«Самый лучший способ улучшить результаты лечения у пациентов в ближайшую четверть века, состоит, вероятно, не в поиске новых методов лечения, а в изучении способов, как эффективно проводить уже известное лечение» (Pronovost P.J. et al., 2005)