Газовый состав крови. Нарушения газообмена

В большинстве случаев нарушения КЩР и газообмена — следствие серьезного нарушения. Редко имеют самостоятельное значение!
Оценка КОС и газообмена — незаменимый метод диагностики у пациентов ОИТ. Облегчает быструю дифференциальную диагностику нарушений.
Анализ газового состава и КЩР в динамике позволяет отслеживать течение основного заболевания и контролировать эффективность проводимой терапии.
Результаты исследования ГАК и КЩР должны рассматриваться параллельно с оценкой клинического состояния пациента.
Нарушения газообмена и КЩР
Введение

Нарушения газообмена и КЩР
Зачем практическому врачу этот анализ?
В большинстве случаев попытки лечить ацидоз или алкалоз – не более чем «трупный макияж»...
Проблема «перелета» — overshoot-алкалоз после лечения лактат-ацидоза.
Непредсказуемый внутриклеточный ацидоз.
Профилактика и устранения экстремумов газообмена: гипо- и гипер-… оксия и капния.
Точная отстройка принудительной ИВЛ!
Контроль эффективности терапии шока — анализ КОС в динамике. Лактат!
Потребность в гемотрансфузии (BE —трансфузионный триггер, вместе с Hb, лактатом и ScvO2).
Спланхнические функция (креатинин, билирубин и D-лактат)!
Эффекты симпатомиметиков и многое, многое другое!

Нарушения газообмена и КЩР
Параметры КОС и газообмена

На практике, мы способны измерять только внеклеточную pH (кровь)…
Внутриклеточный компартмент –
относительно «кислый»
pH неоднородно внутри отдельной клетки и варьируют в разных компартментах…
Среда клетки обладает выраженной буферной активностью…
Анализ КЩР крови — «суррогат» внутриклеточной среды!
Внеклеточный компартмент – «щелочной»
Обмен ионами
Внутриклеточные буферы
Нарушения газообмена и КЩР
КОС крови – суррогат тканевого КОС?

На практике мы способны измерять только газовый состав крови!
O2 и CO2 крови — суррогаты тканевого газообмена!
pH неоднородно внутри отдельной клетки и варьируют в разных компартментах…
Среда клетки обладает выраженной буферной активностью…
Анализ КЩР крови — «суррогат» внутриклеточной среды!
Нарушения газообмена и КЩР
А что в отношении кислорода?
Кислородный каскад — снижение PO2 от воздуха к клеткам…

Гомеостаз КОС оказывает большое влияние на функцию белков. Серьезные сдвиги КЩР могут создавать угрозу для жизни.
Большое значение для состояния и прогноза имеет исходное заболевание!
Примеры:
pH менее 7,10 при изолированном судорожном синдроме не опасно, но при интоксикации метанолом свидетельствует о крайне неблагоприятном прогнозе!
pH > 7,60 на фоне синдрома тревожной гипервентиляции — риск нарушений низкий. Но кардиомиопатия на фоне лечения гликозидами или диуретиками!
Необходима точная клиническая диагностика и сбор анамнеза!
Нарушения газообмена и КЩР
Роль клинической ситуации!

КЩР
ГАК молодой пациентки после одного неприятного события

Нарушения газообмена и КЩР
«ТРИ КИТА» КИСЛОТНО-ОСНОВНОГО СОСТОЯНИЯ!

Большая часть физиологических жидкостей имеют слабо щелочную среду…
+
Внутриклеточный компартмент –
относительно «кислая» среда (pH мышечной клетки ~ 7,06)
Внеклеточный компартмент – «щелочной»
pH 7,40
pH = –log [H+]
Норма 7,35 – 7,45 (7,40±0,05)
«Границы выживания» 6,8–7,8 при этом концентрация ионов H+ изменяется от 160 нмоль/л (pH 6,8) до 16 нмоль/л (pH 7,8) — изменения в 10 раз!
В то же время для K+ «границы выживания» от 1,5 до 8 нмоль/л – изменения в 5,5 раз.
Нарушения газообмена и КЩР
КОС физиологических жидкостей

Нарушения газообмена и КЩР
Концентрация протонов (H+) и показатель pH
Показатель pH предложен Sorensen в 1909 г.
pH = “potential” водорода, или “power hydrogen”. Чем выше pH, тем ниже концентрация.
По сравнению с другими ионами концентрация ионов водорода – протонов [H+] очень мала.
Na+ 140 ммоль/л, а H+ около 0,00004 ммоль/л = 40 нмоль/л. Концентрация Na+ в 3 млн. раз выше!
Ион водорода H+ в 100 000 раз меньше атома водорода.

Ключевым звеном КЩР является концентрация ионов водорода – H+ (атом водорода, лишенный единственного электрона) = протон.
Благодаря крохотному размеру H+ проникают вглубь отрицательно заряженных белковых молекул и вызывают их конформационные изменения.
Изменяют активность белковых молекул, что играет особую роль в случае ферментов — нарушение естественного течения биологических реакций.
Внутриклеточная концентрация H+ оказывает выраженное влияние на функцию клеток.
Нарушения газообмена и КЩР
Концентрация ионов водорода – первый «кит» К.О.С…

Ферменты.
Пептидные гормоны.
Рецепторы.
Ионные каналы.
Транспортеры.
Медиаторные белки.
Ионизация влияет на функцию следующих белковых молекул:
Для предупреждение клеточной дисфункции необходимо точное поддержание концентрации ионов H+ in vivo.
Существует достаточно прочная связь между концентрацией H+ внутри клетки и во внеклеточном пространстве.
Нарушения газообмена и КЩР
На что влияет pH?

Постоянно вырабатывается в организме. Концентрация в крови несколько ниже у женщин (32–45 мм рт. ст.), чем у мужчин (35–48 мм рт. ст.).
Быстрая легочная регуляция. Мощный бронхо- и вазодилатор.
Под влиянием карбоангидразы переходит в угольную кислоту и обратно.
Выводится легкими и транспортируется в трех формах, в том числе в связи с эритроцитами.
Нарушения газообмена и КЩР
Углекислый газ – второй «кит» К.О.С.

Выводится или задерживается почками.
Накопление бикарбоната лежит в основе компенсации самого частого хронического нарушения КОС — хронического респираторного ацидоза.
В стандартных растворах нет бикарбоната, только его предшественники (лактат, малат). Относительно «кислые» растворы разводят «щелочную кровь» и создают дилюционный ацидоз.
Нарушения газообмена и КЩР
Концентрация ионов бикарбоната – третий «кит» К.О.С…

Нарушения газообмена и КЩР
Компенсация хронического респираторного ацидоза
Пациент может жить долго только с компенсированным расстройством КОС!
Самое частое хроническое нарушение КЩР — респираторный ацидоз.
Пациент с тяжелой ХОБЛ. Накопление CO2 и респираторный ацидоз и компенсационный мет. алкалоз — накопление HCO3 почками. На момент забора ГАК на ИВЛ SIMV — гипервентиляция!
pH 7,509
PaCO2 53,2 мм рт. ст.
cHCO3 42,0 ммоль/л
BE +17,3 ммоль/л

Кислотно-щелочное равновесие
Буферные системы организма
Буферные системы организма
Внеклеточная
жидкость
Кровь
Моча
Внутриклеточная
жидкость
Бикарбонат
Внеклеточные белки
Фосфаты
Бикарбонаты
Гемоглобин
Белки плазмы
Фосфаты
Аммоний
Фосфаты
Белки
Фосфаты
Возможно три типа буферирования (сглаживание нарушений КЩР):
Химическое (внутриклеточное и внеклеточное).
Респираторное (выведение или задержка CO2) – дыхательная компенсация расстройств КЩР.
Почечная (экскреция или задержка кислот и бикарбоната).

Нарушения газообмена и КЩР
Ацидоз / алкалоз и ацидемия / алкалемия!
Ацидоз (алкалоз) – процессы, ответственные за развитие ацидемии (алкалемии, соответственно).
Ацидоз приводит к снижению pH (ацидемия), если противоположное компенсаторное нарушение КЩР не развилось или компенсация истощена.
Ацидемия — частое, но не обязательное последствие ацидоза. Может быть ацидоз без ацидемии, но не может быть ацидемии без ацидоза.
Ацидемия, выявленная в крови — суррогат тканевой ацидемии. Надежного способа измерить тканевое pH не существует»!

Кислотно-щелочное равновесие
Ошибки при анализе КЩР
Ошибки при анализе газообмена и КОС
Преаналитические
Аналитические
Постаналитические
Забор пробы для использования
Интерпретация
Неправильная
терапия
Нарушения газообмена и КЩР
Ошибки при анализе КОС
Забор пробы с пузырьками воздуха
Случайный забор венозной крови, теоретические ошибки
Использование бикарбоната при лактат-ацидозе

Нарушения газообмена и КЩР
Преаналитические ошибки (1)
Влияние метаболизма клеток (более 15 минут; хранение на льду!) – ложное снижение PO2.
Лейкоцитоз и тромбоцитоз ведут к повышенному потреблению O2– ложное снижение O2 – псевдогипоксемия. Может быть актуально при лейкозе или тромбоцитозе.
Эффект пузырька воздуха (снижение или повышение O2, резкое снижение PCO2 и повышение pH (ложный респираторный алкалоз).

Нарушения газообмена и КЩР
Преаналитические ошибки (2)
Избыток гепарина в шприце. Кислый раствор ведет к ложному снижению pH (хотя при очень низком pH гепарин может слегка защелачивать образец). При разведении снижается PO2 и PCO2
Температура тела — при лихорадке PCO2 и PO2 могут быть ниже истинных, при охлаждении — завышены… (корректировка по температуре).
Пластиковые шприцы могут поглощать кислород, особенно при высоком PO2 (> 220 мм рт. ст.).
Избыточное разряжение при заборе занижает PO2 (венозные газы!). Не более 200 мм рт. ст.! Особенно венозные газы!

Нарушения газообмена и КЩР
АНАЛИЗ КОНКРЕТНОГО СЛУЧАЯ
Молодая пациентка с тяжелой декомпенсацией сахарного диабета.
pH 6,921 (120 нмоль/л).
PaCO2 7,8 мм рт. ст. (PaO2 154 мм рт. ст.)
HCO3 1,5 ммоль/л
BE –29,0 ммоль/л
K+ 7,1 ммоль/л

Нарушения газообмена и КЩР
Шаг 1: Анамнез и физикальное обследование

Нарушения газообмена и КЩР
Шаг 2: Проверка данных: математический подход…
Уравнение Henderson–Hasselbach в мод. Kassirer, JP, Bleich, HL:
Согласно уравнению Гендерсона–Хассельбаха изменение pH на 0,01 соответствует изменению [H+] на 1 нмоль/л…
Проверка анализа крови с pH 6,921 (120 нмоль/л), PaCO2 7,8 мм рт. ст. и HCO3 1,5 ммоль/л
H+ = 24 × PCO2 / HCO3– = 24 × 7,8 / 1,5 = 124,8 нмоль/л, что больше нормы на 85 нмоль/л (H+ = 40 при pH 7,34).
Ожидаемое снижение pH = 7,40 – [85 × 0,01] = 6,55, хотя исходно было получено 6,92. Вывод — точность анализа под большим вопросом.

Нарушения газообмена и КЩР
Шаг 2: Проверка данных: графический метод!
Картирование — простейший способ анализа КЩР.
Сопоставление pH, PCO2 и HCO3 (диагональные линии).
Нельзя выявить тройные расстройства (два метаб. и одно респираторное).
«Белое поле» — высока вероятность «смеш. расстройств».

Нарушения газообмена и КЩР
Шаг 3: Характеристика первичного нарушения КЩР
Нормальное значение pH составляет 7,36-7,44 (7,40±0,04)
Если HCO3- снижен
метаболический
ацидоз
Если CO2 повышен
респираторный
ацидоз
Если HCO3- повышен
метаболический
алкалоз
Если CO2 снижен
респираторный
алкалоз
Ацидоз или алкалоз?
pH < 7,36 — ацидемия
pH > 7,44 — алкалемия
Тип ацидоза?
Тип алкалоза?

Нарушения газообмена и КЩР
Шаг 5: Уточняющая диагностика и определение «давности» нарушений КЩР
Буквенно-цифровой подход к запоминанию
Метаболический ацидоз (A, B, C)
Респираторные нарушения (0,1; 0,2; 0,4; 0,5)
А = проверить Анионный интервал – позволяет сузить дифференциальный диагноз ацидоза.
B = если анионный интервал расширен, можно проверить Бикарбонатный интервал, что позволяет выявить (исключить) сопутствующее метаболическое расстройство
С = если анионный интервал расширен, а возможные причины этого (лактат ацидоз, ДКА, голодание, уремия) исключены, то можно заподозрить отравление токсинами. Интервал Коллоидно-осмотического давления.
Компенсация может быть оценена по формуле Winter: ожидаемое PCO2 = [(1,5 × HCO3– )+ 8] +/– 2
Острый респираторный ацидоз HCO3– повышается на 0,1 ммоль/л на 1 мм рт. ст. роста PCO2
Острый респираторный алкалоз HCO3– снижается на 0,2 ммоль/л на 1 мм рт. ст. снижения CO2
0,3 – ничего нет
Хронический респираторный ацидоз HCO3– повышается на 0,4 ммоль/л на 1 мм рт. ст. роста PCO2
Хронический респираторный алкалоз HCO3– снижается на 0,5 ммоль/л на 1 мм рт. ст. снижения CO2

Нарушения газообмена и КЩР
Шаг 4: Расчет ожидаемой компенсации
Если компенсация меньше ожидаемой, существует независимое вторичное нарушение КЩР
Метаболический
ацидоз
Метаболический
алкалоз
Острый
респираторный
ацидоз
Хронический
респираторный
ацидоз
Острый
респираторный
алкалоз
Хронический
респираторный
алкалоз
Компенсация:
Предсказанное PCO2 = (1,5 × HCO3 + 8) ± 21
или
Изменение PCO2 = 1,2 × изменение HCO3
1 Уравнение Winter
Компенсация:
Предсказанное PCO2 = (0,7 × HCO3 + 21)
или
Изменение PCO2 = 0,6* × изменение HCO3
* от 0,6 до 0,8
Компенсация:
снижение pH =
0,008** × повышение PCO2
или
Изменение HCO3 = 0,1 ×
изменение CO2
** ~ 0,01
Компенсация:
Ожидаемое снижение pH =
0,003 × повышение PCO2
или
Изменение HCO3 = 0,4 ×
изменение CO2
Компенсация:
Ожидаемое повышение pH = 0,01 × падение PCO2***
или
Изменение HCO3 = 0,2 ×
изменение CO2
*** при PCO2 40-80
мм рт. мт.
Компенсация:
Ожидаемое повышение pH = 0,003 × падение PCO2
или
Изменение HCO3 = 0,5 ×
изменение CO2
PaCO2 =
(1,5×1,5+8)± 2
=
10 ± 2
мм рт. ст.

Нарушения газообмена и КЩР
Гипероксия при критических состояниях убивает!

Нарушения газообмена и КЩР
Гипероксия в операционной: лучше исключить!
Гипероксия и кислородотерапия:
Уменьшает частоту п/о тошноты и рвоты.
Снижает риск интестинальной ишемии. (?)
Снижает частоту раневой инфекции. (?)
Гипероксия в периоперационном периоде:
Увеличивает риск резорбционных ателектазов!
Вызывает оксидативный стресс, повреждение эндотелия и эпителия, приток воспалительных клеток в легкие.
При осложнениях (СЛР, ОИМ, ОНМК) влияет на исходы!
Akça O, Sessler DI: Minerva Anestesiol 2002, 68:166-70.
Greif R et al. Anesthesiology 1999, 91:1246-52.
Goll V et al. Anesth Analg 2001, 92:112-7.
Hovaguimian F et al. Anesthesiology 2013, 119:303-16.
Bhandari V, Elias JA: Free Radic Biol Med 2006, 41:4-18.de Graaff, et al. Intensive Care Med 2011, 37:46-51.

Нарушения газообмена и КЩР
Лактат – еще один полезный показатель (Cecconi M et al., ICM 2014)
Измерение концентрации лактата крови во всех случаях, когда подозревается шок (1C).
Как правило, при шоке лактат >2 ммоль/л.
Рекомендовано измерение лактата в динамике для выявления, мониторинга и оценки эффектов терапии.

Нарушения газообмена и КЩР
Лактат в рамках «фазового» подхода к мониторингу

Нарушения газообмена и КЩР
А что при септическом шоке в 2016 году?
В течение первых трех часов:
Измерить концентрацию лактата.
Забрать культуры крови до назначения антибиотиков
Назначить антибиотики широкого спектра действия.
Ввести 30 мл/кг кристаллоидного раствора при гипотензии или повышении концентрации лактата ≥ 4 ммоль/л.
В течение первых шести часов:
Назначить вазопрессоры (если гипотензия не отвечает на начальную инфузионную терапию) для поддержание САД ≥ 65 мм рт. ст.
В случае персистирующей гипотензии после начальной инфузионной терапии (САД < 65 мм рт. ст.) или начальной концентрации лактата ≥ 4 ммоль/л повторно оцените волемический статус и тканевую перфузию.
При исходном повышении, повторно оцените концентрацию лактата.

Нарушения газообмена и КЩР
Лактат – еще один полезный показатель
Нормальная концентрация лактата:
В покое: 1,0–0,5 ммоль/л.
Стресс < 2 ммоль/л.
«Серая зона»: 1–2 ммоль/л.
Гиперлактатемия: 2–5 ммоль/л.
Лактат-ацидоз: обычно более 5 ммоль/л + метаболический ацидоз.

Нарушения газообмена и КЩР
Лактат – еще один полезный показатель

Нарушения газообмена и КЩР
Лактат – еще один полезный показатель
Эритроциты
Астроциты
Нейроциты
Печень
Скелетная мускулатура
Миокард
Почки
ЛАКТАТ
ГЛЮКОЗА
60 %
10 %
30 %
Почечный порог — 5–6 ммоль/л
Скелетная мускулатура
Почки
Печень
Скелетная мускулатура
Почки

Нарушения газообмена и КЩР
Лактат и кислородный каскад — широкая панель параметров
Целевые значения:
Hb более 70–80 г/л.
SрO2 > 95%.
Сердечный индекс > 2–2,5 л/мин/м2.
DO2 400–600 мл/мин/м2.
ScvO2 > 60–70%
Pv–aCO2 < 6 мм рт. ст.
pH 7,35–7,45.
Лактат < 2 ммоль/л.
Адекватен ли баланс между доставкой и потреблением кислорода ?
Мониторинг SсvО2 .
SсvО2 < 70% – доставка не соответствует потреблению, низкий выброс.
SсvО2 >70% - норма или тканевая гипоксия
Адекватна ли перфузия тканей?
Адекватен ли сердечный выброс?
Оценка Рv-aСО2 (в норме < 6 мм рт. ст.).
Лактат и его динамика в ходе терапии.
Исключив прочие причины гиперлактатемии, устраняйте гипоперфузию!
Лактат является парламентером — в него не нужно стрелять!
Ferguson

Нарушения газообмена и КЩР
Выводы
Современный сочетанный анализ газообмена, КОС и метаболизма дает «углубленную физиологическую картину».
Возможна изолированная оценка поступления, транспорта и потребления кислорода тканями.
Оценка должна производиться только с учетом клинической картины!
Оценка газового состава крови и КОС незаменимая помощь в быстрой дифференциальной диагностике!