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SCOPI DELL’EMOGASANALISI
La funzione principale della respirazione è quella di
assicurare ossigeno all’organismo e di eliminare l’eccesso
di anidride carbonica.
L’emogasanalisi arteriosa permette di:
1) valutare eventuali alterazioni dello stato di ossigenazione e dell’eliminazione di CO2
3) monitorare O2, CO2 e pH in caso di terapia
2) identificare disordini dell’equilibrio acido-base
L’emogasanalisi valuta
gli scambi gassosi
lo stato dell’equilibrio acido-base
mediante la determinazione diretta dei:
valori di pressione parziale arteriosa di ossigeno paO2
valori di pressione parziale arteriosa di anidride carbonica paCO2
concentrazione nel sangue arterioso degli ioni H+ espressi come pH
EMOGASANALISI
ed il calcolo di alcuni parametri derivati
Saturazione arteriosa di O2 (SaO2)
Bicarbonati totali (HCO3-),
Bicarbonati standard (HCO3- st),
Eccesso di basi (BE)
TECNICA DI PRELIEVO
Far sedere il paziente ponendo il braccio su un cuscino con
il palmo della mano rivolto verso l’alto in iperestensione in
modo da allungare l’arteria radiale, stabilizzandola.
TECNICA DI PRELIEVO
Delineare il decorso dell’arteria con 2 dita palpandola con i
polpastrelli.
Penetrare nell’arteria con la parte tagliente dell’ago rivolta
verso l’alto.
TECNICA DI PRELIEVO
Introdurre l’ago in profondità (pochi millimetri !) con una
inclinazione di 45°. Ritrarre lentamente l’ago fin quando non si
osserva il sangue refluire spontaneamente. Attendere il
riempimento della siringa (1 ml circa)
1 2 3
TECNICA DI PRELIEVO
Espellere eventuali bolle d’aria e chiudere
ermeticamente la siringa per evitare il contatto
del sangue arterioso con l’aria ambiente
TECNICA DI PRELIEVO
Ruotare delicatamente la siringa nel palmo
delle mani per miscelare il sangue all’eparina
L?EMOGASANALIZZATORE
Gli emogasanalizzatori sono
oggi completamente
automatici e di facile uso.
Permettono una valutazione
completa degli squilibri acido
base e se corredati con
elettrodi per il dosaggio del
Na+, del K+ e del Cl-
permettono anche un esame
dell’equilibrio elettrolitico
L?EMOGASANALIZZATORE
Elettrodo del pH costituito da un bulbo di vetro
sensibile agli ioni H+
Elettrodo della CO2 è sostanzialmente un
elettrodo per il pH modificato dove la CO2
disciolta nel sangue diffonde attraverso una
membrana permeabile esclusivamente alla CO2
L’elettrodo dell’O2 separato dal sangue da una
membrana permeabile all’ossigeno sfrutta una
reazione di ossido riduzione per misurare la pO2
I moderni emogasanalizzatori misurano direttamente
con tre elettrodi distinti i valori di
pH pCO2 pO2
Tutti gli altri parametri vengono calcolati
Pressione parziale dell’ossigeno (pO2)
e dell’anidride carbonica (pCO2)
L’aria ambiente inspirata si mescola, all’interno del
polmone, con i gas che già hanno scambiato con il sangue.
Valori di O2 e di CO2 nel sangue arterioso e nel sangue venoso
POLMONE (distretto alveolo-capillare)
TESSUTI
(capillari tissutali)
O2
CO2
Sangue arterioso
Sangue venoso
L’aria inspirata (O2 20.9% pari a 150 mmHg e CO2 = 0) si mescola nel polmone con l’aria presente negli alveoli (povera di ossigeno e ricca di anidride carbonica) Le cellule dei tessuti per il loro metabolismo utilizzano O2 e producono CO2 Il sangue nei capillari polmonari tende ad equilibrare il suo contenuto di O2 e CO2 con l’aria degli alveoli.
The Deep Picture and lactate
• La capacità del sangue
arterioso di fornire
ossigeno ai tessuti dipende
da una combinazione di
consumo, trasporto e il
rilasciodi ossigeno.
• Per sapere con certezza
che una quantità
sufficiente di ossigeno è
stata fornita alle cellule, è
necessario valutare i lattati
(indice di ossigenazione
tissutale).
FATTORI IN GRADO DI INFLUENZARE GLI SCAMBI GASSOSI
Le determinazioni emogasanalitiche misurando le pressioni parziali di O2 e CO2
permettono una valutazione accurata degli scambi gassosi e l’identificazione di
eventuali disturbi funzionali nei vari distretti (*)
O2 CO2
Ipercapnia 60
45
40
35
20
Ipoventilazione alveolare
paCO2 mmHg Ventilazione alveolare
Iperventilazione alveolare
Ventilazione normale
Ipocapnia
Normocapnia
Relazione tra ventilazione alveolare e paCO2
Ipossiemia e ipercapnia
La CO2 è 20 volte più diffusibile dell’O2.
Pertanto sarà possibile osservare ipossiemia ipercapnica ma mai
normossia ipercapnica (respirando aria ambiente)
In alcune patologie polmonari (sindromi restrittive) che
interessano in particolar modo la membrana alveolo-capillare
(ispessimento) l’ipossiemia sarà la prima alterazione ad instaurarsi
con successiva ipocapnia dovuta ad iperventilazione
compensatoria.
Solo con l’aggravarsi della patologia si assisterà anche alla
comparsa di una ipercapnia
0
20
40
20 16 12 8 4 0
Vo
lum
e re
spir
ato
rio M
inu
to (
l/m
in)
% O2
% CO2
% O2
0 2 4 6 8 10 % CO2
Risposta all’ossigeno e all’anidride carbonica
I recettori per l’O2 (Aortici e Carotidei)
sono relativamente insensibili alla
riduzione di O2 (21% -10%);
si attivano solo quando l’O2 inspirato
scende al disotto dell’8%
I recettori per la CO2
(centrali) sono sensibili
anche a piccole
variazioni rispetto alla
norma.
Alti valori di CO2
deprimono il centro
respiratorio provocando
una riduzione della
ventilazione
L’eventuale ossigenoterapia va instaurata ed eventualmente
modificata tenendo conto dei valori emogasanalitici e dei due
differenti meccanismi di regolazione della ventilazione
• glomi carotidei poco sensibili a piccole diminuzioni della paO2
ma con risposta efficace a basse concentrazione di O2
• Regolazione centrale mediante la CO2 molto efficace a piccole
variazioni della concentrazione di CO2 ma non più sensibile ad
alte concentrazioni.
In particolare in pazienti ipercapnici con grave depressione del
centro respiratorio bisogna correggere lo stato ipossiemico,
facendo attenzione a non correggerlo del tutto in quanto unico
stimolo in grado di sostenere la ventilazione.
Ipossiemia e ipercapnia
PRODUZIONE DI ACIDI
Le cellule dei tessuti attraverso le varie tappe metaboliche
consumano O2 e producono CO2, e Acidi non volatili
ACIDI
VOLATILI
ACIDI NON
VOLATILI
Controllo renale dei bicarbonati ed
eliminazione H+
Controllo respiratorio della
CO2
Ruolo dei Tamponi, Polmone, Rene nell’equilibrio acido base
Sistemi tampone
Impediscono variazioni della concentrazione degli ioni H+
Questo meccanismo interviene entro frazioni di secondi
- Sistema tampone dei bicarbonati
- Sistema tampone dei fosfati
- Sistema tampone dei proteinati
Sistemi tampone corporei 2.400 mmoli/litro
Sistemi tampone
Controllo respiratorio
Eliminazione della CO2 prodotta (eliminazione di acidi volatili)
Aumento dell’eliminazione della CO2 (incrementando la
ventilazione) all’aumentare della concentrazione di ioni H+
liberi
Questo meccanismo interviene entro pochi secondi
Controllo respiratorio della CO2
Controllo renale
Eliminazione degli acidi non volatili e riassorbimento dei
bicarbonati
Questo meccanismo impiega alcuni giorni per correggere
eventuali alterazioni della concentrazione degli ioni H+
Controllo renale dei bicarbonati ed eliminazione H+
CO2, Acido Carbonico, Bicarbonato
La CO2 prodotta dalle cellule dà luogo alle seguente reazione
L’acido carbonico ha un ruolo centrale per valutare l’equilibrio
acido base.
I prodotti della sua ionizzazione e della dissociazione sono in
equilibrio
Nell’equazione di Henderson-Hasselbalch la concentrazione
dell’acido carbonico può essere sostituita con il valore della
pressione parziale della CO2 per un coefficiente pari a 0.03
L’ equazione di Henderson-Hasselbalch
riscritta in termini semplici diventa:
Il mantenimento di un pH normale dipende dalla concentrazione dello ione
bicarbonato e dalla pressione parziale di CO2 (rapporto di 20:1) e quindi dal
normale funzionamento dei polmoni e dei reni.
Nelle alterazioni acido-base la lettura del solo pH può portare a conclusioni
non corrette.
Per meglio comprendere ed interpretare l’equilibrio acido-base
è bene ricordare che il pH e quindi le eventuali sue alterazioni
dipendono dalle due componenti:
La componente respiratoria
La componente metabolica Lo studio separato delle singole componenti dell’equilibrio
acido-base permette una più precisa formulazione dell’origine
dei disordini acido-base (Acidosi, Alcalosi, Respiratoria,
Metabolica).
La valutazione successiva del valore del pH consente di
completare il quadro evidenziando la presenza di un eventuale
compenso (Es. Acidosi respiratoria compensata).
I termini acidosi e alcalosi indicano condizioni cliniche e non
effettive variazioni di pH (acidemia, alcalemia).
Le componenti dell’equilibrio acido-base
Componente respiratoria dell’equilibrio acido base
Un variazione della paCO2 tende a modificare il
pH nella direzione opposta
Componente metabolica dell’equilibrio acido base
Un variazione della concentrazione dei bicarbonati tende
a modificare il pH nella stessa direzione
BICARBONATO TOTALE
HCO3- tot (22 - 26 mEq/l)
HCO3- totale non può essere utilizzato
come parametro atto a valutare la componente metabolica dell’equilibrio acido-base in quanto è influenzato da entrambe le componenti, respiratoria e metabolica
BICARBONATO STANDARD HCO3- st
E’ la concentrazione di bicarbonato calcolata ad una
pCO2 di 40 mmHg cioè in condizioni respiratorie
normali.
Un’alterazione rispetto alla normalità (22 - 26 mEq/l)
esprime esclusivamente una modificazione della
componente metabolica dell’equilibrio acido-base
Eccesso di Basi BE (mEq/l)
Basi in eccesso (BE +) o in difetto (BE -) rispetto al valore normale di basi tamponi (BE = 0). Alterazioni rispetto alla normalità (-2.5 / +2.5 mEq/l) esprimono esclusivamente una modificazione della componente metabolica dell’equilibrio acido-base Un valore negativo (BE = - 5) rappresenta, naturalmente, un eccesso di acidi. I valori di HCO3-
st o di BE possono essere usati indifferentemente per la valutazione della componente metabolica, anche se molti preferiscono usare il valore BE. Il valore del BE può essere utilizzato per calcolare la quantità di bicarbonato da utilizzare nel trattamento dell’acidosi metabolica
.
TURBE DELL’EQUILIBRIO ACIDO BASE
Dalla valutazione della componente respiratoria e della
componente metabolica singolarmente considerate emergono
le seguenti quattro principali turbe dell’equilibrio acido-base:
Linee guida per l’interpretazione dell’equilibrio acido-base
Valutazione della componente respiratoria
Linee guida per l’interpretazione dell’equilibrio acido-base
Valutazione della componente metabolica
Una variazione di una delle due componente dell’equilibrio
acido base provoca in genere un cambiamento nell’altra
(compenso) mantenendo costante il valore del pH
E.A.B.
Componente respiratoria
nella norma
Componente metabolica
nella norma
Equilibrio Acido Base nella norma
Caso Clinico
1
pO2 35.3 mmHg
pCO2 69.5 mmHg
BE -16.2 mEq/l
HCO3-st 13,5 mEq/l
pH 7.01
Ipossiemia ipercapnica
Acidosi respiratoria e acidosi metabolica
Caso Clinico
2
pO2 53.3 mmHg
pCO2 42.4 mmHg
BE - 5.5 mEq/l
HCO3-st 20.5 mEq/l
pH 7.30
Ipossiemia normocapnica
Acidosi metabolica scompensata
Caso Clinico
3
pO2 85.2 mmHg
pCO2 40.1 mmHg
BE - 0.4 mEq/l
HCO3-st 24.5 mEq/l
pH 7.40
Normossia normocapnica
Equilibrio acido-base nella norma
Caso Clinico
4
pO2 63 mmHg
pCO2 30 mmHg
BE + 1 mEq/l
HCO3-st 25.5 mEq/l
pH 7.50
Ipossiemia ipocapnica
Alcalosi respiratoria scompensata
Caso Clinico
5
pO2 126 mmHg
pCO2 78 mmHg
BE +2.1 mEq/l
HCO3-st 25.9 mEq/l
pH 7.24
Iperossiemia ipercapnica
Acidosi respiratoria scompensata
Caso Clinico
6
pO2 105 mmHg
pCO2 110 mmHg
BE + 7 mEq/l
HCO3-st 31 mEq/l
pH 7.19
Iperossiemia ipercapnica
Acidosi respiratoria parzialmente compensata
Caso Clinico
7
pO2 56 mmHg
pCO2 73 mmHg
BE + 15 mEq/l
HCO3-st 39 mEq/l
pH 7.40
Ipossiemia ipercapnica
Acidosi respiratoria compensata
Caso Clinico
8
pO2 80 mmHg
pCO2 37 mmHg
BE + 5 mEq/l
HCO3-st 28.9 mEq/l
pH 7.49
Normossia normocapnica
Alcalosi metabolica scompensata
Caso Clinico
9
pO2 82 mmHg
pCO2 37 mmHg
BE - 20 mEq/l
HCO3-st 10.5 mEq/l
pH 7.06
Normossia normocapnica
Acidosi metabolica scompensata
Caso Clinico
10
pO2 98 mmHg
pCO2 30 mmHg
BE - 13 mEq/l
HCO3-st 14.8 mEq/l
pH 7.26
Normossia ipocapnica
Acidosi metabolica parzialmente compensata
Caso Clinico
11
pO2 80 mmHg
pCO2 43 mmHg
BE + 8 mEq/l
HCO3-st 32.5 mEq/l
pH 7.49
Normossia normocapnica
Alcalosi metabolica scompensata
Caso Clinico
12
pO2 55 mmHg
pCO2 30 mmHg
BE +0.1 mEq/l
HCO3-st 25 mEq/l
pH 7.49
Ipossiemia ipocapnica
Alcalosi respiratoria scompensata
Caso Clinico
13
pO2 65 mmHg
pCO2 38 mmHg
BE +1.5 mEq/l
HCO3-st 25.5 mEq/l
pH 7.44
Ipossiemia normocapnica
Equilibrio acido-base nella norma
% FIO2
Frazione di ossigeno inspirata
Concentrazione misurabile o calcolabile di ossigeno
somministrata al paziente.
Es. se in un volume corrente di 500 ml l’ossigeno è
rappresentato da 250 ml, la FIO2 sarà del 50%
pH
Attività dello ione idrogenato
pH definito come logaritmo negativo dell’attività
dello ione idrogeno: -log[H+].
L’espressione cH (nanomoli/litro), ha il vantaggio di
essere lineare e non logaritmica
cH = 109-pH
pCO2
Pressione parziale di anidride carbonica
La pressione parziale di un gas in una miscela, è la
pressione che il gas eserciterebbe nel sistema se vi
fosse presente da solo.
Il suo contributo alla pressione totale è in rapporto alla
frazione (%) che esso rappresenta nell’intera miscela
La pCO2 è la misura di pressione parziale della CO2
fisicamente disciolta nel campione di sangue
pO2
Pressione parziale di anidride carbonica
La pressione parziale di un gas in una miscela, è la
pressione che il gas eserciterebbe nel sistema se vi
fosse presente da solo.
Il suo contributo alla pressione totale è in rapporto alla
frazione (%) che esso rappresenta nell’intera miscela
La pO2 è la misura di pressione parziale di O2
fisicamente disciolto nel campione di sangue